NO328140B1 - A method and apparatus utilizing a plate arrangement for heating and preheating reactants - Google Patents

Abstract

A process and apparatus for producing reaction products by indirectly preheating and heating reactants by indirect heat exchange. The use of the preheating step simplifies the reaction zone design by eliminating the need of external exchangers and is particularly suited for an arrangement of plates that defines narrow channels for indirect heat exchange. The narrow channels are preferably defined by corrugated plates. The primary reaction channels (in section 42) will contain a catalyst for the promotion of the desired reaction product from the principal reactants. The heating fluid (30) passes through adjacent heating channels (in section 28) to provide indirect heating. At least a portion of the heating channels exchange heat with a non-catalytic portion of the reaction channels (in section 40) to preheat the reactants ahead of a catalytic section (in section 42) of the reaction channels. Catalytic combustion within the heating channels (in section 28) may provide in-situ heat input for the heating medium (30). Suitable catalysts for the heating channels may comprise oxidation promoting catalysts.

Description

TEKNISK OMRÅDE TECHNICAL AREA

Denne oppfinnelse angår generelt varmevekslere av platevarmevekslertypen for indirekte varmeveksling og oppvarming av reaktanter for regulering av temperaturbetingelsene i en reaksjonsprosess. This invention generally relates to heat exchangers of the plate heat exchanger type for indirect heat exchange and heating of reactants for regulating the temperature conditions in a reaction process.

BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN BACKGROUND OF THE INVENTION

I mange industrier, som f.eks. i den petrokjemiske og kjemiske industri, avstedkommes ved kontakt mellom reaksjonsfluider og en katalysator i en reaktor under egnede temperatur- og trykkbetingelser en reaksjon mellom komponentene av én eller flere reaktanter i fluidene. De fleste av disse reaksjoner genererer eller absorberer varme i varierende grad og er derfor eksoterme eller endoterme. De oppvarmende eller kjølende virkninger som er forbundet med eksoterme eller endoterme reaksjoner, kan påvirke driften av reaksjonssonen positivt eller negativt. De negative virkninger kan blant annet innbefatte: utilfredsstillende produktdannelse, deaktivering av katalysatoren, dannelse av uønskede biprodukter og, i ekstreme tilfeller, skade på reaksjonsbeholderen og tilkoblede rørledninger. I mer typiske tilfeller vil de uønskede virkninger som er forbundet med temperaturendringer, redusere selektiviteten eller utbyttet av produkter fra reaksjonssonen. In many industries, such as in the petrochemical and chemical industry, contact between reaction fluids and a catalyst in a reactor under suitable temperature and pressure conditions causes a reaction between the components of one or more reactants in the fluids. Most of these reactions generate or absorb heat to varying degrees and are therefore exothermic or endothermic. The heating or cooling effects associated with exothermic or endothermic reactions can positively or negatively affect the operation of the reaction zone. The adverse effects may include, among others: unsatisfactory product formation, deactivation of the catalyst, formation of unwanted by-products and, in extreme cases, damage to the reaction vessel and connected pipelines. In more typical cases, the undesirable effects associated with temperature changes will reduce the selectivity or yield of products from the reaction zone.

I mange arrangementer søkes det å avhjelpe de negative virkninger av endoterm avkjøling ved at det tilføres varme til reaksjonen. Ved mer tradisjonelle metoder benyttes flere oppvarmingstrinn mellom adiabatiske reaksjonstrinn. Ved andre metoder benyttes oppvarming in situ ved hjelp av samtidig utførte reaksjoner eller indirekte varmeveksling for å opprettholde en isoterm eller annen temperaturprofil i reaksjonssonen. I. US 5 525 311 er det gitt et eksempel på indirekte varmeveksling med et varmevekslingsfluid for å regulere temperaturprofilen i en reaksjonssone. In many arrangements, the negative effects of endothermic cooling are sought to be remedied by adding heat to the reaction. In more traditional methods, several heating steps are used between adiabatic reaction steps. In other methods, in situ heating is used by means of simultaneous reactions or indirect heat exchange to maintain an isothermal or other temperature profile in the reaction zone. In US 5,525,311, an example of indirect heat exchange with a heat exchange fluid is given to regulate the temperature profile in a reaction zone.

I en rekke forskjellige prosesser kan det benyttes indirekte varmeveksling med en reaksjonssone for å regulere temperaturprofiler inne i reaksjonssonen. Vanlige eksempler på hydrokarbonomdannelsesreaksjoner innbefatter: aromatisering av hydrokarboner, reforming av hydrokarboner, dehydrogenering av hydrokarboner og alkylering av hydrokarboner. In a number of different processes, indirect heat exchange with a reaction zone can be used to regulate temperature profiles inside the reaction zone. Common examples of hydrocarbon conversion reactions include: aromatization of hydrocarbons, reforming of hydrocarbons, dehydrogenation of hydrocarbons, and alkylation of hydrocarbons.

Andre eksempler er prosesser for fremstilling av hydrogen og karbonoksider ved reforming av metan i nærvær av damp eller karbonoksider. Other examples are processes for the production of hydrogen and carbon oxides by reforming methane in the presence of steam or carbon oxides.

Dampreformingsprosessen er spesielt velkjent og innbefatter føring av en blanding av utgangsmateriale og damp over en dampreformingskatalysator. Typiske dampreformings-katalysatorer omfatter nikkel og kan innbefatte kobolt på ildfaste bærermaterialer som f.eks. alfa-aluminiumoksid eller kalsiumaluminat. Den sterke endoterme natur av den primære dampreformingsreaksjon krever tilførsel av varme for å opprettholde reaksjonen. For fagfolk på området vil det være rutine å balansere de endoterme varmebehov ved den primære reforming med en partiell oksidasjon av hydrokarboner for å tilveiebringe en sekundær reformingsreaksjon som tilfører varme for det primære reformingstrinn og genererer ytterligere mengder syntesegass. Driften av en adiabatisk reformer for fremstilling av syntesegass er beskrevet i US 4 985 231.1 US 5 300 275 beskrives et annet grunnleggende arrangement hvor det benyttes en sekundær reformingsreaksjon for til-førsel av varm gass for tilførsel av varme til den primære reformingsreaksjon. I US 4 810 472, US 4 750 986 og US 4 822 521 beskrives spesielle arrangementer av varmeveks-lingsreaktorer hvor det foretas indirekte varmeveksling mellom varme gasser fra det sekundære reformingstrinn og det primære reformingstrinn. I US 4 127 389 beskrives en rekke forskjellige utforminger av rørkammere for tilførsel av varme til en primær reformingsreaksjon fra en sekundær reformingsreaksjonssone. Som det fremgår av de ovenfor omtalte patentskrifter, dreier det seg i faget utelukkende om rørarrangementer, og mest vanlig benyttes det i faget dobbeltveggede rør betegnet som "bayonettrør" for varmeveksling mellom de primære og sekundære reformingssoner. Rørreaktorers geometri medfører hindringer ved at det kreves store reaktorer og meget stor røroverflate for å oppnå den ønskede høye virkningsgrad ved varmeoverføringen. The steam reforming process is particularly well known and involves passing a mixture of feedstock and steam over a steam reforming catalyst. Typical steam reforming catalysts include nickel and may include cobalt on refractory support materials such as alpha alumina or calcium aluminate. The strongly endothermic nature of the primary steam reforming reaction requires an input of heat to sustain the reaction. It will be routine for those skilled in the art to balance the endothermic heat requirements of the primary reforming with a partial oxidation of hydrocarbons to provide a secondary reforming reaction which supplies heat for the primary reforming step and generates additional amounts of synthesis gas. The operation of an adiabatic reformer for the production of synthesis gas is described in US 4 985 231.1 US 5 300 275 describes another basic arrangement where a secondary reforming reaction is used for supplying hot gas to supply heat to the primary reforming reaction. US 4 810 472, US 4 750 986 and US 4 822 521 describe special arrangements of heat exchange reactors where indirect heat exchange is carried out between hot gases from the secondary reforming stage and the primary reforming stage. US 4,127,389 describes a number of different designs of tube chambers for supplying heat to a primary reforming reaction from a secondary reforming reaction zone. As can be seen from the above-mentioned patents, the subject concerns exclusively tube arrangements, and double-walled tubes designated as "bayonet tubes" are most commonly used in the subject for heat exchange between the primary and secondary reforming zones. The geometry of tube reactors entails obstacles in that large reactors and a very large tube surface are required to achieve the desired high efficiency in the heat transfer.

I andre prosesser oppnås indirekte varmeveksling med tynne plater som avgrenser kanaler. Kanalene rommer på alternerende vis katalysator og reaktanter i ett sett av kanaler og et varmeoverføringsfluid i tilgrensende kanaler for indirekte oppvarming eller kjøling av reaktantene og katalysatorene. Et spesifikt arrangement for varme-overføring og reaktantkanaler som muliggjør en mer fullstendig temperaturregulering kan igjen finnes beskrevet i US 5 525 311. Andre anvendelige platearrangementer for indirekte varmeveksling er det gjort rede for i US 5 130 106 og US 5 405 586. In other processes, indirect heat exchange is achieved with thin plates that define channels. The channels alternately accommodate catalyst and reactants in one set of channels and a heat transfer fluid in adjacent channels for indirect heating or cooling of the reactants and catalysts. A specific arrangement for heat transfer and reactant channels which enables a more complete temperature regulation can again be found described in US 5 525 311. Other applicable plate arrangements for indirect heat exchange are explained in US 5 130 106 and US 5 405 586.

Skjønt det er kjent fra patentskrifter som f.eks. US 4 714 593 å foreta direkte forbrenning av brensel for den indirekte oppvarming av en reaksjonssone, blir det fortsatt normalt foretatt forvarming av tilførselsmaterialet utenfor reaksjonssonen. I typiske prosessarrangementer som gir oppvarming in situ for regulering av temperaturer, gjøres det også bruk av én eller annen form for oppvarmer for tilførselsmaterialet. Oppvarmeren for tilførselsmaterialet bringer det inngående tilførselsmateriale til den innledende reaksjonstemperatur, før det føres inn i reaksjonssonen. Oppvarmeren for tilførselsmaterialet øker kostnadene ved systemet og øker dets kompleksitet. Although it is known from patent documents such as e.g. US 4,714,593 to carry out direct combustion of fuel for the indirect heating of a reaction zone, preheating of the feed material outside the reaction zone is still normally carried out. In typical process arrangements that provide in situ heating for temperature control, some form of heater is also used for the feed material. The feed material heater brings the incoming feed material to the initial reaction temperature before it is fed into the reaction zone. The feed heater increases the cost of the system and increases its complexity.

KORT SAMMENFATNING AV OPPFINNELSEN BRIEF SUMMARY OF THE INVENTION

Det har nå vist seg at en modifikasjon av fremgangsmåten og apparaturen for indirekte oppvarming av reaktanter i reaksjonssonen kan eliminere behovet for en oppvarmer for tilførselsmaterialet. I en fremgangsmåte hvor det benyttes et antall plater som avgrenser trange kanaler for oppvarming av reaktanter i en katalysatorholdig reaksjonssone, kan kanalene forlenges, slik at det innlemmes en oppstrømsseksjon hvor tilførselsmaterialet forvarmes. Forvarmingsseksjonen på oppstrømssiden inneholder ingen katalysator. Forvarmingssonen øker reaktantenes temperatur til den ønskede innledende reaksjonstemperatur, før tilførselsmaterialet bringes i kontakt med katalysatoren i kanalenes reaksjonsseksjon. Fluidet for oppvarming av reaksjonsseksjonen kan være et hvilket som helst varmeoverføringsfluid som innføres i oppvarmingskanalene ved egnede betingelser for å bibringe både forvarmingspartiene og de katalyserende partier av reaksjonskanalene den nødvendige temperatur og varmemengde. Omvendt kan varmevekslingsfluidet være en fluidstrøm som undergår forbrenning inne i oppvarmingskanalene. Metan utgjør et særlig anvendelig oppvarmingsfluid. I enkelte tilfeller kan oppvarmingsfluidet omfatte tilførselsmaterialet eller reaktantkomponentene fra reaksjonskanalene. Sett under ett oppnås det med oppfinnelsen en konservering av varme gjennom eliminering av behovet for en separat oppvarmer i prosessen og ved å eliminere varmetapene som er forbundet med denne. På denne måte oppnås med oppfinnelsen en meget effektiv utnyttelse av platen og kanalreaksjonen og oppvarmingsopplegget. It has now been shown that a modification of the method and apparatus for indirect heating of reactants in the reaction zone can eliminate the need for a heater for the feed material. In a method where a number of plates are used which define narrow channels for heating reactants in a catalyst-containing reaction zone, the channels can be extended, so that an upstream section is incorporated where the feed material is preheated. The preheating section on the upstream side contains no catalyst. The preheating zone increases the temperature of the reactants to the desired initial reaction temperature, before the feed material is brought into contact with the catalyst in the reaction section of the channels. The fluid for heating the reaction section can be any heat transfer fluid which is introduced into the heating channels under suitable conditions to provide both the preheating parts and the catalyzing parts of the reaction channels with the required temperature and amount of heat. Conversely, the heat exchange fluid can be a fluid flow that undergoes combustion inside the heating channels. Methane is a particularly useful heating fluid. In some cases, the heating fluid may comprise the feed material or the reactant components from the reaction channels. Taken together, the invention achieves a conservation of heat by eliminating the need for a separate heater in the process and by eliminating the heat losses associated with this. In this way, the invention achieves a very efficient utilization of the plate and the channel reaction and the heating system.

Det er således et siktemål med den foreliggende oppfinnelse å forbedre virkningsgraden ved oppvarming av reaktanter ved en fremgangsmåte hvor det benyttes indirekte varmeveksling in situ. It is thus an aim of the present invention to improve the efficiency when heating reactants by a method where indirect heat exchange in situ is used.

Det er videre et siktemål med oppfinnelsen å redusere behovet for utstyr for oppvarmingen av reaktanter. It is also an aim of the invention to reduce the need for equipment for the heating of reactants.

Tilstedeværelsen av smale oppvarmingskanaler som skal inneholde reaksjons- og oppvarmingsfunksjoner, utgjør et vesentlig trekk ved oppfinnelsen. Oppvarmings- og reaksjonskanalene kan anta mange ulike konfigurasjoner som passer til den gitte prosess og det gitte oppvarmingsfluid. Forvarmingspartiet av reaksjonskanalen kan omfatte et parti i kanalens lengderetning, eller et separat parti i kanalens lengderetning kan utgjøre forvarmingspartiet og avlevere de oppvarmede reaktanter til en uavhengig reaksjonskanal. I vertikalt anordnede kanaler kan ifylling av katalysator over en kort avstand i reaksjonskanalenes lengderetning gi et rom over eller nedenfor den primære reformingsseksjon, hvor det kan foretas forvarming av tilførselsmateriale. The presence of narrow heating channels which should contain reaction and heating functions constitutes an essential feature of the invention. The heating and reaction channels can assume many different configurations that suit the given process and the given heating fluid. The preheating part of the reaction channel can comprise a part in the longitudinal direction of the channel, or a separate part in the longitudinal direction of the channel can constitute the preheating part and deliver the heated reactants to an independent reaction channel. In vertically arranged channels, filling in catalyst over a short distance in the longitudinal direction of the reaction channels can provide a space above or below the primary reforming section, where preheating of feed material can be carried out.

Oppvarmingskanalene og reaksjonskanalene kan føre fluider på tvers av hverandre, i medstrøm i forhold til hverandre eller i motstrøm i forhold til hverandre. Motstrøm vil gi den største varmetilførsel til reaksjonskanalenes reaksjonsparti, og medstrøm vil maksimere oppvarmingen i reaksjonskanalenes forvarmingsparti. The heating channels and the reaction channels can carry fluids across each other, in co-flow with respect to each other or in counter-flow with respect to each other. Counterflow will provide the greatest heat supply to the reaction part of the reaction channels, and co-flow will maximize the heating in the preheating part of the reaction channels.

Oppvarmingskanalene kan inneholde forbrenningsfremmende katalysator for å akselerere forbrenningen av brenselet. Når brensel forbrennes i oppvarmingskanalene, kan fyllingen av forbrenningskatalysator varieres i oppvarmingskanalene for å tilpasse oppvarmingsbehovene for tilførselsstrømmen og reaksjonssonen. Regulering av et brensels forbrenningshastighet ved bruk av katalysator i kanaler som indirekte oppvarmer en reaksjonssone ved varmeveksling gjennom en varmevekslingsoverflate, kan moderere temperaturene og derved forbedre omdannelsen eller selektiviteten eller begge. Moderering av temperaturen ved å variere brenselets forbrenningshastighet kan også redusere deaktiveringen av katalysatoren i reaksjonssonen. En rekke metoder kan benyttes for å variere hastigheten med hvilken forbrenningskatalysatoren fremmer forbrenningen av brenselet i oppvarmingskanalene. Under driften kan prosessbetingelser som oppholds-tid og romhastighet varieres. Også konsentrasjonen av brenselreaktanter kan varieres gjennom tilførsel av ytterligere brensel eller utspedningsmidler. Ved en annen metode for å oppnå variasjoner kan mengden av katalysator som er til stede i oppvarmingskanalene, økes. Økning eller minskning av ifyllingen av katalytisk aktivt materiale på et katalysator-underlag i oppvarmingskanalenes lengderetning vil variere forbrenningshastigheten. I tillegg til å endre katalysatoren ved å endre den påfylte mengde metaller kan også typen av katalysator variere i oppvarmingskanalenes lengderetning. Videre kan det ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen simpelthen foretas endring i mengden av en ensartet katalysator ved å variere katalysatorvolumet pr. strømningslengdeenhet langs kanalene. Ved bruk av en egnet katalysatoraktivitetsprofil i oppvarmingskanalene kan det frem-bringes en temperaturprofil som maksimerer omdannelsen i kanalene hvor omdannelsen av tilførselsmaterialet finner sted. Fra et mekanisk synspunkt gir den iboende økende eller minskende sektorbredde i en reaktor med radiell strømning en grei mulighet for å variere katalysatorvolumet pr. strømningslengdeenhet langs oppvarmingskanalene. I US 5 405 586 beskrives et reaktorarrangement med radiell strømning og med indirekte varmeveksling som kan modifiseres i henhold til den foreliggende oppfinnelse for å innlemme variasjon i forbrenningen av et brensel. 1 platearrangementer kan også katalysatorfyllingen variere i oppvarmingskanalene. Plater kan fylle et parti av kanalene for å redusere katalysatorfyllingen i bare et parti av varmevekslingskanalene. En tykk plate kan strekke seg gjennom et parti av oppvarmingskanalene og fortrenge katalysator fra et parti av varmevekslingskanalen. Par av faste plater kan strekke seg over et parti av varmevekslingskanalene, slik at det dannes tomme delkanalvolumer. Slike sentrale delkanaler kan gi opphav til tynne sjikt av katalysator på utsiden av oppvarmingskanalene, hvor det ønskes mindre forbrenning. Bruk av perforerte plater kan utgjøre en særlig fordelaktig metode for å endre katalysatorfyllingen i oppvarmingskanalene. Størrelsen av perforeringene kan blokkere katalysatorens adgang til det delparti av en kanal som avgrenses av de perforerte plater i oppvarmingskanalene, mens gasstrømmen fortsatt tillates å passere gjennom. Alternativt kan de perforerte plater strekke seg over hele lengden av oppvarmingskanalene, men med varierende størrelse av perforeringen. 1 vertikalt orienterte kanaler kan små perforeringer i det øvre parti av platen hindre partikler i å trenge inn i det øvre rom mellom platene, mens større perforeringer i det nedre parti av platene fører katalysator inn i et nedre delkanalområde for å øke det relative katalysatorvolum pr. lengdeenhet av kanalen. Slik bruk av perforerte plater kan i stor grad lette ifyllingen og uttagningen av forbrenningskatalysatoren og sågar muliggjøre utskifting av den varierte, ifyllte forbrenningskatalysator under drift. The heating channels can contain combustion-promoting catalyst to accelerate the combustion of the fuel. When fuel is combusted in the heating channels, the charge of combustion catalyst can be varied in the heating channels to match the heating needs of the feed stream and the reaction zone. Controlling the burning rate of a fuel using catalyst in channels that indirectly heat a reaction zone by heat exchange through a heat exchange surface can moderate temperatures and thereby improve conversion or selectivity or both. Moderating the temperature by varying the fuel burn rate can also reduce the deactivation of the catalyst in the reaction zone. A number of methods can be used to vary the rate at which the combustion catalyst promotes the combustion of the fuel in the heating channels. During operation, process conditions such as residence time and space velocity can be varied. The concentration of fuel reactants can also be varied through the addition of additional fuel or diluents. In another method of achieving variations, the amount of catalyst present in the heating channels can be increased. Increasing or decreasing the filling of catalytically active material on a catalyst substrate in the longitudinal direction of the heating channels will vary the combustion rate. In addition to changing the catalyst by changing the filled amount of metals, the type of catalyst can also vary in the longitudinal direction of the heating channels. Furthermore, with the method according to the invention, a change in the amount of a uniform catalyst can simply be made by varying the catalyst volume per flow length unit along the channels. By using a suitable catalyst activity profile in the heating channels, a temperature profile can be produced which maximizes the conversion in the channels where the conversion of the feed material takes place. From a mechanical point of view, the inherent increasing or decreasing sector width in a radial flow reactor provides a fair opportunity to vary the catalyst volume per flow length unit along the heating channels. US 5,405,586 describes a reactor arrangement with radial flow and with indirect heat exchange which can be modified according to the present invention to incorporate variation in the combustion of a fuel. 1 plate arrangements, the catalyst filling can also vary in the heating channels. Plates can fill part of the channels to reduce catalyst filling in only part of the heat exchange channels. A thick plate can extend through part of the heating channels and displace catalyst from part of the heat exchange channel. Pairs of fixed plates can extend over a portion of the heat exchange channels, so that empty partial channel volumes are formed. Such central partial channels can give rise to thin layers of catalyst on the outside of the heating channels, where less combustion is desired. The use of perforated plates can constitute a particularly advantageous method for changing the catalyst filling in the heating channels. The size of the perforations can block the catalyst's access to the part of a channel delimited by the perforated plates in the heating channels, while the gas flow is still allowed to pass through. Alternatively, the perforated plates can extend over the entire length of the heating channels, but with varying sizes of the perforations. 1 vertically oriented channels, small perforations in the upper part of the plate can prevent particles from penetrating into the upper space between the plates, while larger perforations in the lower part of the plates lead catalyst into a lower sub-channel area to increase the relative catalyst volume per length unit of the channel. Such use of perforated plates can greatly facilitate the filling and removal of the combustion catalyst and even enable the replacement of the varied, filled-in combustion catalyst during operation.

Fordelingskammere langs kanalbanene kan tilveiebringe mellomliggende steder for injeksjon av reaktanter eller varmemedium. Fordelingskammere kan anordnes i endene av kanaler eller langs deres midtre partier, etter ønske. I ett arrangement av slike fordelere benyttes to eller flere separate grupper av varmevekslingsplater eller "reaksjonsplategrupper" for å utføre ulike reaksjoner og varmevekslingstrinn i isolerte plategrupper. Eksempelvis kan ett arrangement med alternerende trange kanaler i en reaksjonsplategruppe inneholde katalysator bare for oppvarmingskanalene, mens en reaksjonsplategruppe på nedstrømssiden inneholder katalysator i både reaksjonskanalene og oppvarmingskanalene. Et system av fordelere fører det isolerte, forvarmede tilførsels-materiale og avløpet av oppvarmingsfluid til en annen seksjon av oppvarmingskanaler og reaksjonskanaler som igjen bringer oppvarmingsfluidet i indirekte kontakt med reaktantene. Integrering av fordelerne med eksterne rørledninger kan ytterligere forbedre prosessreguleringen ved tilsetning eller uttagning av oppvarmingsfluid eller reaktanter på mellomliggende steder. Distribution chambers along the channel paths may provide intermediate locations for injection of reactants or heating medium. Distribution chambers can be arranged at the ends of channels or along their middle portions, as desired. In one arrangement of such distributors, two or more separate groups of heat exchange plates or "reaction plate groups" are used to perform various reactions and heat exchange steps in isolated plate groups. For example, an arrangement with alternating narrow channels in a reaction plate group may contain catalyst only for the heating channels, while a reaction plate group on the downstream side contains catalyst in both the reaction channels and the heating channels. A system of distributors leads the insulated, preheated feed material and the effluent heating fluid to another section of heating channels and reaction channels which in turn bring the heating fluid into indirect contact with the reactants. Integrating the distributors with external pipelines can further improve process control by adding or withdrawing heating fluid or reactants at intermediate locations.

I egnede platearrangementer kan det gjøres bruk av relativt glatte plater med mellomliggende avstandsstykker plassert med mellomrom mellom platene for å opprettholde kanalrommet og for å frembringe turbulens for å fremme varmeoverføringen. In suitable plate arrangements, use can be made of relatively smooth plates with intermediate spacers spaced between the plates to maintain channel space and to produce turbulence to promote heat transfer.

Et spiralsnodd arrangement av kanaler med liten mellomliggende avstand kan gi en høy grad av kontakt og varmeveksling. En foretrukken utforming av varmevekslings-elementene omfatter relativt flate plater forsynt med korrugeringer. Korrugeringene tjener til å opprettholde avstanden mellom platene, samtidig som de også understøtter platene, slik at det oppnås et godt understøttet system av trange kanaler. Ytterligere detaljer om arrangementet av slike platesystemer er gitt i US 5 525 311. A spiral arrangement of channels with small intervening distances can provide a high degree of contact and heat exchange. A preferred design of the heat exchange elements comprises relatively flat plates provided with corrugations. The corrugations serve to maintain the distance between the plates, while also supporting the plates, so that a well-supported system of narrow channels is achieved. Further details of the arrangement of such plate systems are given in US 5,525,311.

I egnede platearrangementer kan det også være innlemmet perforerte plater. Aller helst vil perforerte plater tillate de regulerte mengder av reaktantene å strømme direkte fra de primære reformingssonekanaler som en tilførsel til de sekundære reformingssonekanaler. Perforerte plater vil spre de innførte reaktanter over et ønsket parti av de sekundære oppvarmingskanaler. Fagfolk på området vil forstå at også andre variasjoner i platekonfigurasj onene vil kunne medføre tilleggsfordeler hva angår integreringen av oppvarmings- og reaksjonskanalene. In suitable plate arrangements, perforated plates can also be incorporated. Most preferably, perforated plates will allow the controlled amounts of the reactants to flow directly from the primary reforming zone channels as a feed to the secondary reforming zone channels. Perforated plates will spread the introduced reactants over a desired portion of the secondary heating channels. Professionals in the field will understand that other variations in the plate configurations will also be able to bring additional benefits with regard to the integration of the heating and reaction channels.

Oppfinnelsen angår således en fremgangsmåte for å bringe reaktanter i kontakt med en katalysator i en reaksjonssone og for å varme opp reaktantene ved indirekte oppvarming ved kontakt med et varmemedium. Fremgangsmåten er kjennetegnet ved at The invention thus relates to a method for bringing reactants into contact with a catalyst in a reaction zone and for heating the reactants by indirect heating by contact with a heating medium. The procedure is characterized by the fact that

a) en reaktantstrøm føres gjennom flere trange reaksjonskanaler definert ved rom mellom hovedplater, og reaktantstrømmen varmes opp i a) a reactant stream is passed through several narrow reaction channels defined by spaces between main plates, and the reactant stream is heated in

fravær av katalysator i et første parti av de trange reaksjonskanaler, absence of catalyst in a first part of the narrow reaction channels,

b) et varmemedium føres gjennom flere trange oppvarmingskanaler avgrenset av hovedplatene, og reaktantstrømmen oppvarmes ved indirekte oppvarming, i det første parti av reaksjonskanalene, gjennom platene med varmemediet i et forvarmingsparti av oppvarmingskanalene, hvorved det fås en oppvarmet reaktantstrøm i reaksj onskanalene, b) a heating medium is passed through several narrow heating channels delimited by the main plates, and the reactant flow is heated by indirect heating, in the first part of the reaction channels, through the plates with the heating medium in a preheating part of the heating channels, whereby a heated reactant flow is obtained in the reaction channels,

c) den oppvarmede reaktantstrøm føres gjennom et andre parti av reaksjonskanalene, og den oppvarmede reaktantstrøm bringes i c) the heated reactant stream is passed through a second part of the reaction channels, and the heated reactant stream is brought into

kontakt med en katalysator i det andre parti av reaksjonskanalene, hvorved det fås en omsatt strøm, og d) det andre parti av reaksjonskanalene oppvarmes ved indirekte oppvarming med varmemedium, mens dette passerer gjennom et contact with a catalyst in the second part of the reaction channels, whereby a converted current is obtained, and d) the second part of the reaction channels is heated by indirect heating with a heating medium, while this passes through a

primæroppvarmingsparti av oppvarmingskanalene. primary heating part of the heating ducts.

I en mer begrenset utførelse av denne utførelsesform blir metan ført inn i oppvarmingskanalene og undergår oksidasjon for dannelse av varmefluidet. Fortrinnsvis bringes metanet i kontakt med en forbrenningskatalysator eller oksidasjonskatalysator i oppvarmingskanalene. In a more limited version of this embodiment, methane is introduced into the heating channels and undergoes oxidation to form the heating fluid. Preferably, the methane is brought into contact with a combustion catalyst or oxidation catalyst in the heating channels.

Oppfinnelsen angår også en apparatur for å bringe reaktanter i kontakt med en katalysator i en reaksjonssone mens reaktantene oppvarmes ved indirekte oppvarming ved kontakt med forbrenningsgasser dannet i en varmeproduserende sone. Apparaturen er kjennetegnet ved at flere alternerende reaksjonskanaler og oppvarmingskanaler som avgrenses av flere hovedplater, slik at de har et reaktantinnløp i den ene ende av reaksjonskanalene, et reaktantutløp i en motsatt ende av reaksjonskanalene, et innløp for varmefluid i den ene ende av oppvarmingskanalene og et utløp for varmefluidet i den motsatte ende av oppvarmingskanalene, innretninger for å utelukke en fast katalysator fra et forvarmingsparti av reaksjonskanalene, anordnet på nedstrømssiden av reaktantinnløpet og inneholdende en fast katalysator i et katalysatorparti av reaksjonskanalene anordnet på nedstrømssiden av forvarmingspartiet, innretninger for avlevering av en reaktantstrøm til reaktantinnløpet og for uttak av en omsatt strøm fra reaktantutløpet, og innretninger for avlevering av et varmefluid til innløpet for varmefluid og for uttak av varmefluidet fra uttaket for varmefluid. The invention also relates to an apparatus for bringing reactants into contact with a catalyst in a reaction zone while the reactants are heated by indirect heating by contact with combustion gases formed in a heat-producing zone. The apparatus is characterized by several alternating reaction channels and heating channels which are delimited by several main plates, so that they have a reactant inlet at one end of the reaction channels, a reactant outlet at an opposite end of the reaction channels, an inlet for heat fluid at one end of the heating channels and a outlet for the heating fluid at the opposite end of the heating channels, devices for excluding a solid catalyst from a preheating part of the reaction channels, arranged on the downstream side of the reactant inlet and containing a solid catalyst in a catalyst part of the reaction channels arranged on the downstream side of the preheating part, devices for delivering a reactant flow to the reactant inlet and for withdrawing a converted current from the reactant outlet, and devices for delivering a heat fluid to the heat fluid inlet and for withdrawing the heat fluid from the heat fluid outlet.

I en annen utførelse av denne utførelsesform kan oppvarmingskanalene avgrense en forbrenningssone og romme en forbrenningsfremmende katalysator. Fortrinnsvis omfatter denne katalysator en oksidasjonskatalysator, og en oksygen-rørledning tilfører oksygen til oppvarmingskanalene. In another embodiment of this embodiment, the heating channels can define a combustion zone and accommodate a combustion-promoting catalyst. Preferably, this catalyst comprises an oxidation catalyst, and an oxygen pipeline supplies oxygen to the heating channels.

Varmemediet kan tilføres som en separat strøm, som en del av den omsatte strøm eller som en del av reaktantstrømmen. Eksempelvis er det ofte, i det tilfelle hvor paraffm skal isomeriseres, nødvendig å mette benzen, nemlig det benzen som vanligvis føres inn sammen med paraffintilførselsmaterialet. Varmen som genereres ved metningen av benzen, kan indirekte varme opp isomeriseringsreaksjonssonen, mens den også forvarmer tilførselsmaterialet som innføres i isomeriseringssonen. Ved en slik fremgangsmåte blir en tilførselsstrøm som omfatter C4 - C6-paraffiniske hydrokarboner og i typiske tilfeller minst 2 mol% benzen, ført til en benzenmetningssone som omfatter metnings-kanaler. Ved indirekte varmeveksling gjennom de på avstand fra hverandre anordnede plater med et kjølefluid i varmevekslingskanalene oppnås kjøling av avløpet fra metnings-reaksjonssonen. Minst en del av den i det minste delvis mettede avløpsstrøm føres til en isomeriseringssone som et isomeriseringstilførselsmateriale, hvorved det ved kontakt med en isomeriseringskatalysator dannes et isomeriseringsavløp. Minst én av de følgende strømmer, tilførselsstrømmen, den kombinerte tilførselsstrøm, isomeriseringstil-førselsmaterialet og avløpet fra isomeriseringssonen, føres gjennom varmevekslingskanalene som kjølefluid. The heating medium can be supplied as a separate stream, as part of the converted stream or as part of the reactant stream. For example, in the case where paraffin is to be isomerized, it is often necessary to saturate benzene, namely the benzene which is usually introduced together with the paraffin feed material. The heat generated by the saturation of benzene can indirectly heat the isomerization reaction zone, while also preheating the feed material introduced into the isomerization zone. In such a method, a feed stream comprising C4 - C6 paraffinic hydrocarbons and in typical cases at least 2 mol% benzene is led to a benzene saturation zone comprising saturation channels. By indirect heat exchange through the plates arranged at a distance from each other with a cooling fluid in the heat exchange channels, cooling of the effluent from the saturation reaction zone is achieved. At least a part of the at least partially saturated effluent stream is fed to an isomerization zone as an isomerization feed material, whereby an isomerization effluent is formed upon contact with an isomerization catalyst. At least one of the following streams, the feed stream, the combined feed stream, the isomerization feedstock, and the effluent from the isomerization zone, is passed through the heat exchange channels as cooling fluid.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Fig. 1 er et skjematisk strømningsdiagram for en reaksjonssone, en oppvarmingssone, en varmeveksler og et oppvarmingsarrangement for tilførselsmaterialet i henhold til kjent teknikk. Fig. 2 er et skjematisk strømningsdiagram for en reaksjonssone, en oppvarmingssone og et varmevekslerarrangement i henhold til oppfinnelsen. Fig. 3 er et skjematisk diagram for en varmeveksler med vertikale platekanaler som innlemmer et arrangement ifølge oppfinnelsen. Fig. 4 viser en seksjon av den skjematiske varmevekslerreaktor som er vist på fig. 3, etter et snitt 4-4. Fig. 5 viser et snitt gjennom varmevekslerreaktoren som er vist skjematisk på fig 3, etter et snitt 5-5. Fig. 6 viser et horisontalt snitt gjennom varmevekslerreaktoren som er vist skjematisk på fig. 3, etter et snitt 6-6. Fig. 7 er en skjematisk tegning av et flatt plateelement med et korrugeringsmønster. Fig. 8 er et isometrisk riss av korrugerte plater som danner strømningskanaler. Figurer 9 og 10 er skjematiske diagrammer som illustrerer et alternerende strømningsarrangement for reaksjons- og oppvarmingskanaler i henhold til oppfinnelsen. Figurer 11 og 12 er diagrammer som viser plasseringen av oppvarmings- og reaksjonssoner i kanalene. Fig. 1 is a schematic flow diagram for a reaction zone, a heating zone, a heat exchanger and a heating arrangement for the feed material according to the prior art. Fig. 2 is a schematic flow diagram for a reaction zone, a heating zone and a heat exchanger arrangement according to the invention. Fig. 3 is a schematic diagram for a heat exchanger with vertical plate channels incorporating an arrangement according to the invention. Fig. 4 shows a section of the schematic heat exchanger reactor shown in fig. 3, after an average of 4-4. Fig. 5 shows a section through the heat exchanger reactor which is shown schematically in Fig. 3, after a section 5-5. Fig. 6 shows a horizontal section through the heat exchanger reactor which is shown schematically in fig. 3, after an average of 6-6. Fig. 7 is a schematic drawing of a flat plate element with a corrugation pattern. Fig. 8 is an isometric view of corrugated plates forming flow channels. Figures 9 and 10 are schematic diagrams illustrating an alternating flow arrangement for reaction and heating channels according to the invention. Figures 11 and 12 are diagrams showing the location of heating and reaction zones in the channels.

NÆRMERE REDEGJØRELSE FOR OPPFINNELSEN DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

På figurer 1 og 2 sammenlignes den kjente teknikk med den foreliggende oppfinnelse. På fig. 1, som representerer kjent teknikk, føres en prosesstrøm inn i prosessarrangementet via rørledning 10 og gjennom en varmeveksler 12, hvor det gjenvinnes varme fra en reaksjonssoneavløpsstrøm 14. Partielt oppvarmet tilførsels-materiale fra varmeveksler 12 føres til en oppvarmer 16 for tilførselsmaterialet via en rør-ledning 18. En rørledning 17 tilfører brensel til oppvarmeren 16 for tilførselsmaterialet. En rørledning 20 fører den oppvarmede tilførselsstrøm i kontakt med en katalysator i en reaksjonssone 22, hvor det finner sted en endoterm reaksjon som gir en avløpsstrøm 14, som tas ut av prosessen på nedstrømssiden av varmeveksleren 12 gjennom en rørledning 24.1 reaksjonssonen 22 skjer det varmeveksling gjennom en varmeoverføringsplate 26 med en oppvarmingssone 28. Rørledning 30 fører et varmemedium inn i oppvarmingssonen 28. Etter varmeveksling i sone 28 tas det kjølte varmemedium ut via rørledning 32. 1 en foretrukken utførelse av oppfinnelsen omfatter varmemediet en brenselstrøm som skal forbrennes i oppvarmingssonen 28. Gjennom rørledning 34 resirkuleres en del av varmemediet til oppvarmingssonens innløp via en rørledning 34. Friskt brensel føres inn i varmemediumsløyfen via en rørledning 36, mens forbrukte brenselkomponenter føres ut via rørledning 8. Varmemediet kan omfatte metan og luft eller et hvilket som helst annet egnet brensel. Oppvarmingssonen 28 kan også inneholde en forbrenningskatalysator. Figures 1 and 2 compare the known technique with the present invention. In fig. 1, which represents prior art, a process stream is fed into the process arrangement via pipeline 10 and through a heat exchanger 12, where heat is recovered from a reaction zone effluent stream 14. Partially heated feed material from heat exchanger 12 is fed to a heater 16 for the feed material via a pipe line 18. A pipeline 17 supplies fuel to the heater 16 for the feed material. A pipeline 20 brings the heated supply stream into contact with a catalyst in a reaction zone 22, where an endothermic reaction takes place which gives a waste stream 14, which is taken out of the process on the downstream side of the heat exchanger 12 through a pipeline 24.1 the reaction zone 22 heat exchange takes place through a heat transfer plate 26 with a heating zone 28. Pipe line 30 leads a heating medium into the heating zone 28. After heat exchange in zone 28, the cooled heating medium is taken out via pipe line 32. 1 a preferred embodiment of the invention, the heating medium comprises a fuel stream which is to be burned in the heating zone 28. Through pipeline 34, part of the heating medium is recycled to the heating zone inlet via a pipeline 34. Fresh fuel is fed into the heating medium loop via a pipeline 36, while spent fuel components are fed out via pipeline 8. The heating medium can comprise methane and air or any other suitable fuel. The heating zone 28 may also contain a combustion catalyst.

Det tidligere kjente arrangement som er vist på fig. 1, er på fig. 2 modifisert ved at det er tilføyet en forvarmingssone 40, foruten at oppvarmeren 16 for tilførsels-materialet er eliminert. Også her innføres således tilførselsstrømmen til prosessen via rørledning 10, og den undergår varmeveksling med den utgående avløpsstrøm 14 i varmeveksler 12. Gjennom rørledning 18' føres det partielt oppvarmede tilførselsmateriale inn i en forvarmingsseksjon 40 i reaksjonssone 41. Forvarmingsseksjonen 40 inneholder ikke katalysator og tjener til å varme opp den resterende del av tilførselsmaterialet til den ønskede temperatur for reaksjonen som finner sted i en katalytisk reaksjonsseksjon 42 i reaksjonssonen 41. Etter varmeveksling føres produktstrømmen ut av prosessen gjennom rørledning 24. På oppvarmingssiden føres også her et varmefluid 30 gjennom en oppvarmingssone 28', og dette føres ut av oppvarmingssonen via rørledning 32. Også her kan det via rørledninger 36, 34 og 38 sørges for innføring, resirkulering og uttak når varmefluidet omfatter en brenselstrøm. The previously known arrangement shown in fig. 1, is in fig. 2 modified in that a preheating zone 40 has been added, and the heater 16 for the feed material has been eliminated. Here, too, the feed stream is thus introduced to the process via pipeline 10, and it undergoes heat exchange with the outgoing waste stream 14 in heat exchanger 12. Through pipeline 18', the partially heated feed material is fed into a preheating section 40 in reaction zone 41. The preheating section 40 does not contain a catalyst and serves to to heat the remaining part of the feed material to the desired temperature for the reaction which takes place in a catalytic reaction section 42 in the reaction zone 41. After heat exchange, the product stream is led out of the process through pipeline 24. On the heating side, a heating fluid 30 is also led here through a heating zone 28' , and this is led out of the heating zone via pipeline 32. Here, too, provision can be made via pipelines 36, 34 and 38 for introduction, recirculation and withdrawal when the heating fluid comprises a fuel flow.

Oppvarmingssonen 28' oppvarmer forvarmingsseksjonen 40 og den katalytiske reaksjonsseksjon 42 av reaksjonssonen 41 gjennom en varmevekslerplate 26'. Varmemengden som er nødvendig i forvarmingssonen 40, samt varmefluidets temperatur og varmekapasitet, vil bestemme den relative lengde av forvarmingssonen 40 og størrelsen av overflatearealet som tilveiebringes av en forvarmingsseksjon 43 av plate 26'. Når reaktanter eller produkter fra reaksjonssonen 41 tilveiebringer brensel til oppvarmingssonen, kan brensel avledes fra rørledning 10 eller 14 og føres inn i oppvarmingssonen 28'. Brensel kan også injiseres direkte fra reaksjonssonen 41 og inn i oppvarmingssonen gjennom plate 26'. Et tilstrekkelig trykktap fra reaksjonssonen til oppvarmingssonen kan muliggjøre bruk av en perforert plate og hindre tilbakestrømning av fluid fra oppvarmingssonen til reaksjonssonen. Perforeringer som er avpasset i størrelse til å regulere strømmen, kan dannes gjennom varmeoverføringsplaten i forvarmingsseksjonen 43 eller i den katalytiske reaksjonsseksjon 42 eller i begge. The heating zone 28' heats the preheating section 40 and the catalytic reaction section 42 of the reaction zone 41 through a heat exchanger plate 26'. The amount of heat required in the preheating zone 40, as well as the temperature and heat capacity of the heating fluid, will determine the relative length of the preheating zone 40 and the size of the surface area provided by a preheating section 43 of plate 26'. When reactants or products from the reaction zone 41 provide fuel to the heating zone, fuel can be diverted from pipeline 10 or 14 and fed into the heating zone 28'. Fuel can also be injected directly from the reaction zone 41 into the heating zone through plate 26'. A sufficient pressure loss from the reaction zone to the heating zone can enable the use of a perforated plate and prevent backflow of fluid from the heating zone to the reaction zone. Perforations sized to regulate flow may be formed through the heat transfer plate in the preheating section 43 or in the catalytic reaction section 42 or both.

Den foreliggende oppfinnelse kan være anvendelig for enhver endoterm prosess hvor det benyttes et varmemedium for å forvarme reaktantstrømmen til den ønskede reaksjonstemperatur, og hvor varmemediet anvendes for å opprettholde temperaturen av reaktantstrømmen deretter. Prosesser som er særlig velegnede i forbindelse med oppfinnelsen, er de hvor reaktanten undergår oppvarming ved forbrenning av et brensel. Oppfinnelsen kan være spesielt anvendelig i autoterme prosesser hvor omdannelsen av en reaktant eller av en del av en endotermt omsatt strøm tilveiebringer brensel for en eksoterm reaksjon som tilfører varme til den endoterme reaksjon. Andre krav til denne prosess for at den skal være forlikelig med et platevarme-vekslerarrangement, vil i typiske tilfeller kreve en relativt lav AT mellom de eksoterme og endoterme reaksjonssoner sammen med en relativt lav AT over plateseksjonene. Temperaturdifferanser på 200 °C eller mindre foretrekkes ved utøvelsen av den foreliggende oppfinnelse. Trykkdifferansene vil fortrinnsvis ikke overskride 0,7 MPa. The present invention can be applicable to any endothermic process where a heating medium is used to preheat the reactant stream to the desired reaction temperature, and where the heating medium is used to maintain the temperature of the reactant stream thereafter. Processes which are particularly suitable in connection with the invention are those where the reactant undergoes heating by burning a fuel. The invention can be particularly applicable in autothermal processes where the conversion of a reactant or of part of an endothermicly reacted stream provides fuel for an exothermic reaction which adds heat to the endothermic reaction. Other requirements for this process in order for it to be compatible with a plate heat exchanger arrangement will typically require a relatively low AT between the exothermic and endothermic reaction zones together with a relatively low AT across the plate sections. Temperature differences of 200°C or less are preferred in the practice of the present invention. The pressure differences will preferably not exceed 0.7 MPa.

Mange reaksjoner for fremstilling av hydrokarbonprodukter og kjemiske produkter tilfredsstiller disse krav. Eksempler på autoterme prosesser innbefatter fremstilling av rågass for ammoniakksyntese, fremstilling av urene hydrogenstrømmer og fremstilling av syntesegass for omdannelse til organiske forbindelser. Many reactions for the production of hydrocarbon products and chemical products satisfy these requirements. Examples of autothermal processes include production of raw gas for ammonia synthesis, production of impure hydrogen streams and production of synthesis gas for conversion to organic compounds.

Dersom man f.eks. tar for seg fremstilling av uren syntesegass, vil en slik prosess vanligvis innbefatte et første trinn for reforming av et hydrokarbontilførsels-materiale med damp for dannelse av en gass inneholdende karbonoksider, hydrogen, metan og uomsatt damp. Ved fremstilling av syntesegass, blir et fluidformig hydrokarbon som f.eks. en naturgass, overført til en varm, reformet gassblanding inneholdende hovedsakelig hydrogen og karbonmonoksid i henhold til reaksjonen (1): If you e.g. deals with the production of crude synthesis gas, such a process will usually include a first step of reforming a hydrocarbon feedstock with steam to form a gas containing carbon oxides, hydrogen, methane and unreacted steam. In the production of synthesis gas, a fluid hydrocarbon such as e.g. a natural gas, transferred to a hot, reformed gas mixture containing mainly hydrogen and carbon monoxide according to reaction (1):

Denne reaksjon er kjent som primær reforming og anvendes i utstrakt grad for fremstilling av syntesegass eller rent hydrogen. Denne endoterme reaksjon utføres ved utøvelsen av den foreliggende oppfinnelse ved at en gassformig blanding av fluidformig hydrokarbon og damp føres gjennom en forvarmingsseksjon av en reaksjonskanal som ikke inneholder katalysator, og deretter gjennom en katalysatorholdig seksjon av reaksjonskanalen. Et egnet katalysatormateriale fyller katalysatorseksjonen av reaksjonskanalene. This reaction is known as primary reforming and is used extensively for the production of synthesis gas or pure hydrogen. This endothermic reaction is carried out in the practice of the present invention by passing a gaseous mixture of fluid hydrocarbon and steam through a preheating section of a reaction channel that does not contain a catalyst, and then through a catalyst-containing section of the reaction channel. A suitable catalyst material fills the catalyst section of the reaction channels.

Den nødvendige varme tilføres til reaksjonskanalene ved hjelp av en sekundær reformingsreaksjon som oksiderer et fluidformig hydrokarbonbrensel. Det fluidformige hydrokarbonbrensel kan omfatte en sidestrøm fra den fluidformige hydrokar-bontilførselsstrøm eller en del av avløpsstrømmen fra den primære reforming. Oksidasjonsreaksjonen leverer varmen til den primære reformer ved indirekte varmeveksling gjennom varmevekslingsplater. De følgende reaksjoner finner sted i oppvarmingskanalene som inneholder den sekundære reformingssone: The necessary heat is supplied to the reaction channels by means of a secondary reforming reaction which oxidizes a fluid hydrocarbon fuel. The fluid hydrocarbon fuel may comprise a side stream from the fluid hydrocarbon feed stream or part of the effluent stream from the primary reformer. The oxidation reaction supplies the heat to the primary reformer by indirect heat exchange through heat exchange plates. The following reactions take place in the heating channels containing the secondary reforming zone:

Reaksjoner (2), (3) og (4) er eksoterme reaksjoner som har tendens til å forløpe temmelig hurtig i det sekundære reaksjonsrom. Når den resulterende gassblanding passerer gjennom katalysatorsjiktet i den sekundære reformersone, overføres det gjenværende metan ved omsetning med damp i henhold til reaksjon (1) ovenfor og ved omsetning med oksygen i henhold til reaksjon (2) ovenfor, slik at meget lite metan blir tilbake i produktgassen fra prosessen. Den sterkt endoterme reaksjon (1) er en relativt langsom reaksjon som finner sted når gassene passerer gjennom katalysatorsjiktet i den sekundære reformingssone, og som dermed kjøler gassene fra de høye temperaturer som nås som følge av reaksjoner (2), (3) og (4) som finner sted henimot tilførselsenden av den sekundære reaksjonssone. Ved utøvelsen av oppfinnelsen vil mengdeforholdene mellom oksygen og det fluidformige hydrokarbontilførselsmateriale som innføres i de integrerte, primære og sekundære reformere, opprettholde en hovedsakelig, eller fullstendig, autoterm prosess som praktisk talt ikke vil kreve noen tilførsel av brensel utenfra. Et fordelaktig trekk ved oppfinnelsen er den fleksibilitet det gir å kunne forbiføre en andel av hydrokarbontilførselsstrømmen direkte til det sekundære reformingsreaksjonsrom ved tilførselsenden av den sekundære reformingssone. Reactions (2), (3) and (4) are exothermic reactions which tend to proceed rather quickly in the secondary reaction space. When the resulting gas mixture passes through the catalyst bed in the secondary reformer zone, the remaining methane is transferred by reaction with steam according to reaction (1) above and by reaction with oxygen according to reaction (2) above, so that very little methane remains in the product gas from the process. The strongly endothermic reaction (1) is a relatively slow reaction that takes place when the gases pass through the catalyst bed in the secondary reforming zone, and which thus cools the gases from the high temperatures reached as a result of reactions (2), (3) and (4) ) which takes place towards the feed end of the secondary reaction zone. In the practice of the invention, the quantity ratios between oxygen and the fluid hydrocarbon feed material introduced into the integrated, primary and secondary reformers will maintain a mainly, or completely, autothermal process which will practically not require any supply of fuel from the outside. An advantageous feature of the invention is the flexibility it provides to be able to bypass a portion of the hydrocarbon feed stream directly to the secondary reforming reaction space at the feed end of the secondary reforming zone.

Typiske driftstemperaturer for fremstilling av en uren syntesegass vil være temperaturer i området 420-950 °C. De spesifikke driftstrykk som benyttes, blir først og fremst bestemt av kravene til trykk i de påfølgende prosessoperasjoner i hvilke den reformede gassblanding skal anvendes. Et hvilket som helst overatmosfærisk trykk kan anvendes ved utførelsen av de fleste reformingsoperasjoner og vil være egnede for de fleste anvendelser av apparaturen og fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. Driftstrykkene som anvendes ved fremgangsmåten, vil vanligvis ligge i et område fra 2 til 10 MPa. For fremstilling av syntesegass for ammoniakkproduksjon reagerer avløpet fra det primære reformingstrinn katalytisk med en oksygen- og nitrogenholdig blanding, i typiske tilfeller luft, for omdannelse av ytterligere mengder metan og for innføring av nitrogen i produktstrømmen. Etter skiftreaksjonen og C02-fjerningen vil den urene ammoniakk-syntesegass ha et ønskelig mengdeforhold mellom hydrogen og nitrogen på ca. 2,5-3,0. Typical operating temperatures for the production of an impure synthesis gas will be temperatures in the range 420-950 °C. The specific operating pressures used are primarily determined by the pressure requirements in the subsequent process operations in which the reformed gas mixture is to be used. Any superatmospheric pressure can be used in the performance of most reforming operations and will be suitable for most applications of the apparatus and method of the invention. The operating pressures used in the method will usually lie in a range from 2 to 10 MPa. For the production of synthesis gas for ammonia production, the effluent from the primary reforming step catalytically reacts with an oxygen- and nitrogen-containing mixture, in typical cases air, to convert further amounts of methane and to introduce nitrogen into the product stream. After the shift reaction and C02 removal, the impure ammonia synthesis gas will have a desirable quantity ratio between hydrogen and nitrogen of approx. 2.5-3.0.

Reaktantstrømmen kommer i kontakt med en katalysator i hver av reaksjonskanalene. Partikkelformige katalysatorer benyttet ved dampreforming er velkjente. Den sekundære reformingssone inneholder vanligvis et sjikt av et lignende katalysatormateriale. Som et alternativ til en partikkelformig katalysator kan katalysatoren også være påført som et belegg på overflaten av platene i de forskjellige reformingssoner. Det kan være særlig fordelaktig å påføre et belegg av den primære reformingskatalysator på platene for å danne en øvre katalytisk seksjon og en nedre seksjon uten katalysator som holdes i en varmevekslingsrelasjon til en katalytisk sekundær reformingsseksjon gjennom de kanalavgrensende plater. The reactant stream comes into contact with a catalyst in each of the reaction channels. Particulate catalysts used in steam reforming are well known. The secondary reforming zone usually contains a bed of a similar catalyst material. As an alternative to a particulate catalyst, the catalyst can also be applied as a coating to the surface of the plates in the various reforming zones. It may be particularly advantageous to apply a coating of the primary reforming catalyst to the plates to form an upper catalytic section and a lower section without catalyst held in a heat exchange relationship to a catalytic secondary reforming section through the channel delimiting plates.

Fig. 3 viser et alternativt strømningsarrangement ifølge oppfinnelsen, hvor en tilførselsstrøm av syntesegass omfattende naturgass og damp med et mengdeforhold Fig. 3 shows an alternative flow arrangement according to the invention, where a supply flow of synthesis gas comprising natural gas and steam with a quantity ratio

mellom damp og metan på fra 1,5 til 4 innføres i prosessen via rørledning 11 og undergår varmeveksling i en konvensjonell varmeveksler 13 med en syntesegass-produktstrøm som føres gjennom en rørledning 15. Den forvarmede tilførselsstrøm føres via rørledning 17 til et fordelingsrør 19. Fordelingsrøret 19 tilfører det oppvarmede tilførselsmateriale til fordelingsrom 21 i en varmevekslerreaktor 23. Som nærmere vist på fig. 4, fordeler fordelingsrommet 21 den oppvarmede syntesegass til flere primærreformings-reaksjonskanaler 29 avgrenset av plater 44. Reaksjonskanalene inneholder en reformingskatalysator i øvre partier 29' og en katalysatorfri forvarmingssone i nedre partier 29". Midtpartiene 21' av reaksjonskanalene 29 er åpne for gasstrømning, men de har et dertil egnet siktmateriale anordnet på tvers for å hindre katalysator i å falle ned fra de øvre kanalpartier 29'. De oppvarmede reformingsreaktanter føres gjennom kanalene 29. Et oppsamlingsrom 25 samler opp avløpet fra primærreformingssonen via de åpne øvre ender 27' av kanaler 29. Som vist på fig. 3, oppsamler et oppsamlingsrør 31 primær-reformingsavløpet fra oppsamlingsrommene 25 og overfører avløpet, med fratrekk for eventuelle mengder som tas ut via rørledning 15', gjennom en rørledning 33 til den sekundære reformingssone. Rørledningen 15' forbipasserer avløpet fra den primære reformingssone og føres direkte til produktet i rørledning 15. between steam and methane of from 1.5 to 4 is introduced into the process via pipeline 11 and undergoes heat exchange in a conventional heat exchanger 13 with a synthesis gas product flow which is passed through a pipeline 15. The preheated feed stream is led via pipeline 17 to a distribution pipe 19. The distribution pipe 19 supplies the heated supply material to distribution room 21 in a heat exchanger reactor 23. As shown in more detail in fig. 4, the distribution space 21 distributes the heated synthesis gas to several primary reforming reaction channels 29 delimited by plates 44. The reaction channels contain a reforming catalyst in upper parts 29' and a catalyst-free preheating zone in lower parts 29". The middle parts 21' of the reaction channels 29 are open for gas flow, but they have a suitable screening material arranged across to prevent catalyst from falling down from the upper channel portions 29'. The heated reforming reactants are passed through the channels 29. A collection chamber 25 collects the effluent from the primary reforming zone via the open upper ends 27' of channels 29 As shown in Fig. 3, a collection pipe 31 collects the primary reforming effluent from the collection spaces 25 and transfers the effluent, minus any amounts withdrawn via conduit 15', through a conduit 33 to the secondary reforming zone. Conduit 15' bypasses the effluent from the primary reforming zone and is fed directly to the product in pipeline 15.

Gjennom rørledning 33 føres primæravløpet til fordelingsrøret 35, som fordeler de varme gasser til fordelingsrom 47. En del av naturgasstilførselen kan ledes forbi reaksjonskanalene 29 via rørledning 33' og føres direkte inn i den sekundære reformingssone. Rørledning 34' tilfører oksygen eller luft for forbrenning og kan også tilføre ytterligere mengder brensel til den sekundære reaksjonssone etter behov. En viss innledende omsetning av avløpet fra den primære reforming kan finne sted i fordelings-røret 35 og fordelingsrommet 47. Sammenføringen av O2 med tilførselsstrømmen eller med avløpet fra primærreaktoren må foretas på en slik måte at det unngås tilstedeværelse av oksygen og andre brennbare materialer i generelle eller mer lokalt pregede mengdeforhold som vil falle innenfor potensielle eksplosjons farlige områder. Foranstaltninger som bør treffes, kan innbefatte bruk av blandeinnretninger og spesialutformede fordelere for å opprettholde sikre mengdeforhold i blandingene. Egnede fordelerutforminger kan innbefatte bruk av fyllmaterialer eller annet volumfortrengende materiale for å redusere til et minimum volumet av oksygen og brenselblandinger på oppstrømssiden av den sekundære reformingsreaksjon. Through pipeline 33, the primary drain is led to the distribution pipe 35, which distributes the hot gases to distribution room 47. Part of the natural gas supply can be led past the reaction channels 29 via pipeline 33' and led directly into the secondary reforming zone. Piping 34' supplies oxygen or air for combustion and may also supply additional amounts of fuel to the secondary reaction zone as needed. A certain initial turnover of the effluent from the primary reformer can take place in the distribution pipe 35 and the distribution chamber 47. The combination of O2 with the feed stream or with the effluent from the primary reactor must be carried out in such a way that the presence of oxygen and other combustible materials in general or more locally marked quantity conditions that will fall within potential explosion hazardous areas. Measures that should be taken may include the use of mixing devices and specially designed distributors to maintain safe proportions in the mixtures. Suitable distributor designs may include the use of filler materials or other volume displacing material to minimize the volume of oxygen and fuel mixtures upstream of the secondary reforming reaction.

Som videre vist på fig. 5, som viser snittet 5-5 på fig. 3, fordeler fordelingsrommene 47 den varme gass til oppvarmingskanalenes 49 innløp 37.1 motsetning til fordelingsrommet 21 har fordelingsrommet 47 reaksjonskanaler 29 som er avstengt i bunnen for å hindre strømning av gass og katalysator, for derved å hindre inn-strømning av avløp fra den sekundære reforming. Den prinsipale, sekundære reformingsreaksjon vil finne sted i kontakt med katalysatoren som inneholdes i oppvarmingskanalene. Ved kontakt med en egnet sekundærreformingskatalysator i oppvarmingskanalene produseres varme direkte for indirekte oppvarming av reaktantene i den primære reformingssone som befinner seg inne i reaksjonskanalene. Når de varme gasser strømmer oppad gjennom oppvarmingskanaler 49, vil det store overflateareal av platene 44 som avgrenser reaksjons- og oppvarmingskanalene, effektivt overføre varme til reaksjonskanalene 29. As further shown in fig. 5, which shows the section 5-5 in fig. 3, the distribution chambers 47 distribute the hot gas to the inlets 37 of the heating channels 49.1 unlike the distribution chamber 21, the distribution chamber 47 has reaction channels 29 which are closed at the bottom to prevent the flow of gas and catalyst, thereby preventing the inflow of waste water from the secondary reforming. The principal, secondary reforming reaction will take place in contact with the catalyst contained in the heating channels. Upon contact with a suitable secondary reforming catalyst in the heating channels, heat is produced directly for indirect heating of the reactants in the primary reforming zone located inside the reaction channels. When the hot gases flow upwards through heating channels 49, the large surface area of the plates 44 which delimit the reaction and heating channels will effectively transfer heat to the reaction channels 29.

Oppsamlingsrom 45 samler opp den kjølte sekundærreformingsgass fra de åpne utløp 46 av oppvarmingskanaler 49. Som vist på fig. 3, mottar et oppsamlingsrør 48 det oppsamlede sekundærreformingsavløp og overfører det til produktrørledning 15 for gjenvinning på nedstrømssiden i varmeveksler 13 via rørledning 50. Collection space 45 collects the cooled secondary reforming gas from the open outlets 46 of heating channels 49. As shown in fig. 3, a collection pipe 48 receives the collected secondary reforming effluent and transfers it to product pipeline 15 for recycling on the downstream side in heat exchanger 13 via pipeline 50.

Arrangementet med oppsamlingsrom 25 og 45 for selektiv oppsamling av primærreformingsavløpet og sekundærreformingsavløpet fremgår tydeligere av fig. 6. Som vist på fig. 6, holder de partier av reaksjonskanalene 29 som sammentreffer med oppsamlingsrom 25, utløpene 27' åpne for fri kommunisering med disse. Omvendt har de partier av oppvarmingskanalene 49 som sammentreffer med oppsamlingsrom 25, en lukkedel 28' som hindrer fluidkommunisering med oppsamlingsrom 25. Oppsamlingsrom 45 har det motsatte forhold til kanaler 29 og 45, hvor sammentreffende partier av kanaler 49 kommuniserer åpent via utløp 46, mens sammentreffende partier av kanaler 29 er blokkert for kommunisering med oppsamlingsrom 45 av lukkedeler 47. Fordelingsrom 21 og 47 har et tilsvarende arrangement for opprettelse og hindring av fluidkommunisering med de ønskede kanaler. Fig. 6 viser også skilleveggene 51 som innvendig skiller oppsamlingsrommene 24 fra oppsamlingsrommene 45. The arrangement with collection rooms 25 and 45 for selective collection of the primary reforming effluent and the secondary reforming effluent appears more clearly in fig. 6. As shown in fig. 6, those parts of the reaction channels 29 which coincide with the collection space 25, keep the outlets 27' open for free communication with them. Conversely, those parts of the heating channels 49 that coincide with collection space 25 have a closing part 28' which prevents fluid communication with collection space 25. Collection space 45 has the opposite relationship to channels 29 and 45, where overlapping parts of channels 49 communicate openly via outlet 46, while overlapping portions of channels 29 are blocked for communication with collection space 45 by closing parts 47. Distribution spaces 21 and 47 have a corresponding arrangement for creating and preventing fluid communication with the desired channels. Fig. 6 also shows the partitions 51 that internally separate the collection rooms 24 from the collection rooms 45.

Egnede plater for bruk i henhold til oppfinnelsen vil omfatte hvilke som helst plater som tillater en høy varmeoverføringshastighet. Tynne plater foretrekkes og har vanligvis en tykkelse på fra 1 til 2 mm. Platene er vanligvis fremstilt av jernlegeringer, f.eks. rustfritt stål, og legeringer som ikke inneholder jern. Foretrukne legeringer forbruk i platene vil tåle ekstreme temperaturer og inneholde høye andeler nikkel og krom. Platene kan gis kurveform eller andre konfigurasjoner, men flate plater blir vanligvis foretrukket for anordning i pakker. Platene kan være flate med spor dannet i disse for å tilveiebringe kanaler. Hver plate kan også være glatt, og tilleggselementer som f.eks. avstandsstykker bestående av utpressede topper, kan frembringe fluidturbulens i kanalene. Fortrinnsvis har hver plate korrugeringer som er skråstilt i forhold til strømningen av reaktanter og varmevekslingsfluid. Suitable plates for use in accordance with the invention will include any plates which allow a high heat transfer rate. Thin plates are preferred and usually have a thickness of from 1 to 2 mm. The plates are usually made of iron alloys, e.g. stainless steel, and alloys that do not contain iron. Preferred alloys used in the plates will withstand extreme temperatures and contain high proportions of nickel and chromium. The plates can be given curved shape or other configurations, but flat plates are usually preferred for arrangement in packages. The plates may be flat with grooves formed therein to provide channels. Each plate can also be smooth, and additional elements such as spacers consisting of extruded tops can produce fluid turbulence in the channels. Preferably, each plate has corrugations which are inclined relative to the flow of reactants and heat exchange fluid.

Fig. 7 viser det foretrukne korrugeringsarrangement, hvor platene 44 som inndeler den sentrale del av varmevekslerreaktoren 23 i oppvarmingskanaler og reaksjonskanaler, utgjøres av plater 49' med et korrugeringsarrangement som vist på fig. 7. Korrugeringsmønsteret kan tjene minst to funksjoner. I tillegg til å understøtte tilgrensende plater strukturelt fremmer korrugeringene turbulens for å forbedre virkningsgraden ved varmevekslingen i den trange reaksjonskanal. Fig. 7 viser korrugeringer som utgjøres av rygger 52 og forsenkninger 54. Frekvensen, eller stignings vinkelen, av korrugeringene kan varieres etter ønske for å fremme enhver ønsket variasjon i graden av turbulens. Derfor vil mer lavvinklede korrugeringer som vist ved rygger 52 og forsenkninger 54, gi mindre turbulens, mens mer høyvinklede korrugeringer, som vist ved rygger 56 og forsenkninger 58, kan gi økt turbulens der hvor dette ønskes. Korrugeringenes vinkel og frekvensen kan også varieres over en enkelt varmevekslingskanal for å variere varmeoverføringsfaktoren i ulike deler av kanalen. Kanalene kan inneholde et flatt parti 60 rundt deres periferi for å lette lukkingen av kanalene langs sidekantene og toppkantene når dette ønskes. Fig. 8 viser et typisk tverrsnitt av et arrangement av korrugerte plater, hvor korrugeringene av plater 62 strekker seg i den motsatte retning av korrugeringene i plater 64, hvorved det avgrenses alternerende reaksjonskanaler 66 og oppvarmingskanaler 68. Fig. 8 illustrerer det foretrukne arrangement av korrugerte plater hvor sildebensmønsteret på overflatene av motstående korrugerte plater strekker seg i motsatte retninger, og de motstående plateflater kommer i kontakt med hverandre, hvorved de danner strømnings-kanalene og gir strukturell støtte til plateseksj onene. Fig. 7 shows the preferred corrugation arrangement, where the plates 44 which divide the central part of the heat exchanger reactor 23 into heating channels and reaction channels are formed by plates 49' with a corrugation arrangement as shown in fig. 7. The corrugation pattern can serve at least two functions. In addition to supporting adjacent plates structurally, the corrugations promote turbulence to improve the efficiency of the heat exchange in the narrow reaction channel. Fig. 7 shows corrugations made up of ridges 52 and depressions 54. The frequency, or pitch angle, of the corrugations can be varied as desired to promote any desired variation in the degree of turbulence. Therefore, more low-angled corrugations, as shown by ridges 52 and depressions 54, will give less turbulence, while more high-angled corrugations, as shown by ridges 56 and depressions 58, can give increased turbulence where this is desired. The angle and frequency of the corrugations can also be varied over a single heat exchange channel to vary the heat transfer factor in different parts of the channel. The channels may include a flat portion 60 around their periphery to facilitate closure of the channels along the side edges and top edges when desired. Fig. 8 shows a typical cross-section of an arrangement of corrugated plates, where the corrugations of plates 62 extend in the opposite direction to the corrugations in plates 64, thereby delimiting alternating reaction channels 66 and heating channels 68. Fig. 8 illustrates the preferred arrangement of corrugated plates where the herringbone pattern on the surfaces of opposing corrugated plates extend in opposite directions, and the opposing plate surfaces come into contact with each other, thereby forming the flow channels and providing structural support to the plate sections.

Generelt er oppfinnelsen basert på relativt trange kanaler for å tilveiebringe en effektiv varmeveksling gjennom platene. Korrugeringene sørger for en variert kanalbredde bestemt av korrugeringenes høyde. Vanligvis er kanalbredden mindre enn 25,4 mm i gjennomsnitt, og det foretrekkes en midlere bredde som er mindre enn 12,7 mm. I det tilfelle hvor det benyttes korrugeringer, blir den midlere kanalbredde mest praktisk definert som kanalenes volum pr. tverrsnittsareal som er parallelt med platenes primærplan. Med denne definisjon vil korrugeringer med hovedsakelig rette, hellende sidekanter ha en midlere bredde som svarer til halvparten av kanalenes største bredde. In general, the invention is based on relatively narrow channels to provide an efficient heat exchange through the plates. The corrugations ensure a varied channel width determined by the height of the corrugations. Typically, the channel width is less than 25.4 mm on average, and an average width of less than 12.7 mm is preferred. In the case where corrugations are used, the average channel width is most practically defined as the volume of the channels per cross-sectional area that is parallel to the plates' primary plane. With this definition, corrugations with mainly straight, sloping side edges will have an average width that corresponds to half the largest width of the channels.

Reaksjonssonene for fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan bringe reaktantene i indirekte kontakt med varmevekslingsfluidet i en hvilken som helst relativ retning. Således kan strømningskanalene og reaksjonssonenes innløp og utløp utformes for medstrøm, motstrøm eller tverrsgående strømning av reaktantfluid i forhold til varmevekslingsfluidet. The reaction zones for the method according to the invention can bring the reactants into indirect contact with the heat exchange fluid in any relative direction. Thus, the inlets and outlets of the flow channels and reaction zones can be designed for co-flow, counter-flow or transverse flow of reactant fluid in relation to the heat exchange fluid.

Det er heller ikke nødvendig for utøvelsen av den foreliggende oppfinnelse at hver reaksjonskanal alternerer med en oppvarmingskanal. I mulige konfigurasjoner av reaksjonsseksjonen kan to eller flere oppvarmingskanaler anbringes mellom hver reaksjonskanal for å redusere trykktapet på varmevekslingsmediets side. Når den anvendes for dette formål, kan en plate som skiller nabo-oppvarmingskanaler, inneholde perforeringer. It is also not necessary for the practice of the present invention that each reaction channel alternates with a heating channel. In possible configurations of the reaction section, two or more heating channels can be placed between each reaction channel to reduce the pressure loss on the side of the heat exchange medium. When used for this purpose, a plate separating neighboring heating channels may contain perforations.

Andre kanaler som bestemmes og avgrenses av platene, kan sørge for en rekke forskjellige tilleggsfunksjoner. I tillegg til kanaler for oppvarming av tilførsels-materialet i forvarmings- og katalysatorseksjonene, kan andre kanalfunksjoner innbefatte kjøling av avløpet fra reaksjonssonen og ytterligere forvarming av tilførselsmaterialet mot andre avløpsstrømmer. Et reaktorarrangement 69 med flerfunksjonskanaler er vist på figurer 9 og 10. Fig. 9 viser ett slikt kanalarrangement med funksjonene av de forskjellige kanaler kodet i den skjematiske fremstilling. Bokstavene "FP" betegner en kanal for forvarming av tilførselsmateriale. Bokstavene "SR" angir en sekundærreaksjon for opp-varmingsformål, og bokstavene "PR" står for en primærreaksjon. Other channels that are determined and delimited by the plates can provide a number of different additional functions. In addition to channels for heating the feed material in the preheater and catalyst sections, other channel functions may include cooling the effluent from the reaction zone and further preheating the feed material against other effluent streams. A reactor arrangement 69 with multi-function channels is shown in figures 9 and 10. Fig. 9 shows such a channel arrangement with the functions of the various channels coded in the schematic representation. The letters "FP" denote a channel for preheating feed material. The letters "SR" indicate a secondary reaction for heating purposes, and the letters "PR" stand for a primary reaction.

Som vist på fig. 9, krever fluidstrømning gjennom kanalene på den ønskede måte to forskjellige arrangementer av oppsamlings- og fordelingsrom. Fluidstrømningen gjennom fordelings- og oppsamlingsrommene kan reguleres på en måte som er analog med den som er beskrevet og avbildet på figurer 3-6. Med henvisning igjen til fig. 9 føres tilførselsmaterialet til den primære reaksjonssone gjennom kanalene for forvarming 70 av tilførselsmaterialet, hvor indirekte varmeveksling med sekundærreaksjonskanalene 72 øker tilførselsmaterialets temperatur til den som ønskes for den innledende reaksjon i primærreaksjonskanalene 74. Forvarmet tilførselsmateriale fra kanaler 70 strømmer inn i et manifoldrom 76. Manifoldrommet 76 fører det forvarmede tilførselsmateriale inn i primærreaksjonskanalene 74. Det forvarmede tilførselsmateriale strømmer oppad gjennom primærreaksjonskanalene 74 og inn i et annet manifoldrom 78, hvor en andel av produktet forbrennes som brensel. En oksygenholdig gass og eventuelle ytterligere mengder tilførselsmateriale eller brensel for forbrenning kan føres inn i manifoldrommet 78 gjennom en dyse 80.1 manifoldrommet 78 blandes ethvert fluid som innføres via dysen 80 med avløpet fra primærreaksjonssonen, og blandingen fordeles som tilførselsmateriale til sekundærreaksjonskanalene 72. Sekundærreaksjonskanalene 72 inneholder fortrinnsvis en forbrenningsfremmende katalysator over hele kanalenes lengde, hvilken katalysator fremmer den eksoterme sekundærreaksjon. Når blandingen strømmer nedad gjennom sekundærreaksjonskanalene 72, varme den opp kanalene 74 inneholdende primærreaktantene samt også kanalene 70 for forvarming av tilførselsmaterialet. As shown in fig. 9, fluid flow through the channels in the desired manner requires two different arrangements of collection and distribution spaces. The fluid flow through the distribution and collection spaces can be regulated in a manner analogous to that described and depicted in Figures 3-6. Referring again to fig. 9, the feed material is fed to the primary reaction zone through the channels for preheating 70 of the feed material, where indirect heat exchange with the secondary reaction channels 72 increases the temperature of the feed material to that desired for the initial reaction in the primary reaction channels 74. Preheated feed material from channels 70 flows into a manifold space 76. The manifold space 76 leads the preheated feed material into the primary reaction channels 74. The preheated feed material flows upwards through the primary reaction channels 74 and into another manifold space 78, where a proportion of the product is burned as fuel. An oxygen-containing gas and any additional amounts of feed material or fuel for combustion can be introduced into the manifold space 78 through a nozzle 80.1 the manifold space 78, any fluid introduced via the nozzle 80 is mixed with the effluent from the primary reaction zone, and the mixture is distributed as feed material to the secondary reaction channels 72. The secondary reaction channels 72 preferably contain a combustion-promoting catalyst over the entire length of the channels, which catalyst promotes the exothermic secondary reaction. As the mixture flows downward through the secondary reaction channels 72, it heats the channels 74 containing the primary reactants as well as the channels 70 for preheating the feed material.

Fig. 10 viser ytterligere et fordelingsrom 82 og et oppsamlingsrom 84 som utgjør en del av reaktor 69. Skillevegger (ikke vist, men svarende til skillevegger 29 vist på fig. 3) skiller fordelingsrommet 82 og oppsamlingsrommet 84 fra rom 78 og 76. Tilførselsmateriale strømmer inn i reaktoren 69 via en dyse 83. Fordelingsrommet 82 fordeler primærreformingssonen til forvarmingskanaler 70 gjennom åpne innløp 86. Lukkeplater 88 stenger de øvre ender av primærreaksjonskanalene 74 og sekundærreaksjonskanalene 72 der hvor kanalene grenser mot fordelingsrommet 82. Så snart det er fordelt på tilførselskanalene, fortsetter primærreaksjonstilførselsmaterialet å strømme gjennom reaktoren 69 som beskrevet i tilknytning til fig. 9. Sekundærreaksjonsavløpet forlater reaktoren 69 gjennom et oppsamlingsrom 84 som kommuniserer gjennom de åpne bunner 90 av sekundærreaksjonskanaler 72. Utløpene 90 inneholder et hensiktsmessig siktmateriale for å tilbakeholde katalysator i sekundærreaksjonskanalene, mens det tillater fluid å strømme ut av kanalene. Bunnene av primærreaksjonskanalene 74 er lukket med lukkeplater 92 der hvor de munner ut i oppsamlingsrommet 84. Gjennom en sekundær-reaksjonsdyse 94 tas det oppsamlede sekundærreaksjonsavløp ut. En eventuell forbiføring av tilførselsmateriale mellom primærreaksjonssonen og sekundærreaksjonssonen kan oppnås ved hjelp av et eksternt røropplegg som kommuniserer med det ene eller det annet av fordelingsrommet 82, oppsamlingsrommet 84 og manifoldrommet 76. Fig. 10 further shows a distribution room 82 and a collection room 84 which form part of reactor 69. Partitions (not shown, but corresponding to partitions 29 shown in Fig. 3) separate the distribution room 82 and the collection room 84 from rooms 78 and 76. Supply material flows into the reactor 69 via a nozzle 83. The distribution space 82 distributes the primary reforming zone to the preheating channels 70 through open inlets 86. Closing plates 88 close the upper ends of the primary reaction channels 74 and the secondary reaction channels 72 where the channels border the distribution space 82. As soon as it is distributed to the supply channels, it continues the primary reaction feed material to flow through the reactor 69 as described in connection with fig. 9. The secondary reaction effluent leaves the reactor 69 through a collection space 84 which communicates through the open bottoms 90 of the secondary reaction channels 72. The outlets 90 contain an appropriate screening material to retain catalyst in the secondary reaction channels while allowing fluid to flow out of the channels. The bottoms of the primary reaction channels 74 are closed with closing plates 92 where they open into the collection space 84. Through a secondary reaction nozzle 94, the collected secondary reaction effluent is taken out. Any passing of supply material between the primary reaction zone and the secondary reaction zone can be achieved by means of an external pipe system that communicates with one or the other of the distribution space 82, the collection space 84 and the manifold space 76.

Ytterligere forvarming samt isolering av de eksoterme reaksjonssoner mot direkte tilstøtning til de endoterme reaksjonssoner oppnås lett ved å variere plasseringen av katalysatorfyllingen i de forskjellige kanaler. Rommet i den ene ende av en kanal kan også anvendes som en forvarmingssone for tilførselsmaterialet for sekundærreaksjonssonen eller som en kjølesone for avløpet. Figurer 9 og 10 viser skjematisk en partiell fylling av katalysator i kanalene ved en katalysatornivålinje 96. Primærreaksjonskanaler 74 kan inneholde katalysator fra under linjen 96 til innløpene av kanalene 74. Når til-førselsmaterialet strømmer nedad gjennom forvarmingskanalene 70 for tilførselsmateriale i et slikt arrangement, vil den sekundære reaksjonssone først varme opp tilførsels-materialet indirekte med reaksjonsseksjonen av sekundærreaksjonskanalene 72. Etter varmevekslingen føres primærreaksjonstilførselsmaterialet inn i primærreaksjonskanalene for å omsettes i disse. Varme som utvikles ved reaksjonen i sekundærreaksjonskanalen 72, varmer opp primærreaksjonssonen i en nedre del av kanal 74, mens tilførsels-materialet strømmer oppad gjennom denne. Avløpet fra primærreaksjonssonen fortsetter å motta varme fra den øvre del av kanalene 72, inntil det strømmer ut av kanalene 74 og inn i toppen av sekundærreaksjonssonekanalene 72 for å bringes i kontakt med katalysatoren som inneholdes i disse. Additional preheating and isolation of the exothermic reaction zones against direct proximity to the endothermic reaction zones is easily achieved by varying the position of the catalyst filling in the various channels. The space at one end of a channel can also be used as a preheating zone for the feed material for the secondary reaction zone or as a cooling zone for the effluent. Figures 9 and 10 show schematically a partial filling of catalyst in the channels at a catalyst level line 96. Primary reaction channels 74 can contain catalyst from below the line 96 to the inlets of the channels 74. When the feed material flows downward through the feed material preheating channels 70 in such an arrangement, the secondary reaction zone first heats the feed material indirectly with the reaction section of the secondary reaction channels 72. After the heat exchange, the primary reaction feed material is fed into the primary reaction channels to be reacted therein. Heat developed by the reaction in the secondary reaction channel 72 heats up the primary reaction zone in a lower part of channel 74, while the feed material flows upwards through this. The effluent from the primary reaction zone continues to receive heat from the upper part of the channels 72 until it flows out of the channels 74 and into the top of the secondary reaction zone channels 72 to be contacted with the catalyst contained therein.

En rekke andre kombinasjoner av kanalfunksjoner kan kombineres i arrangementer med én gjennomgang eller flere gjennomganger. Bruk av en plate-varmevekslerreaktor gjør det lett å arrangere oppvarmingskanalene og muliggjør mange variasjoner i den ønskede funksjonalitet av så vel enkle som multiple arrangementer. A number of other combinations of channel functions can be combined in single-pass or multi-pass arrangements. Using a plate heat exchanger reactor makes it easy to arrange the heating channels and enables many variations in the desired functionality of both simple and multiple arrangements.

Eksempelvis kan de øvre og nedre seksjoner av kanaler 74, som er vist som teoretisk atskilt av katalysatorfyllingslinjen 96, lett skilles fra hverandre fysisk i to separate reaksjonssoner. Oppsamlings- og fordelingsmanifolder svarende til dem vist på figurer 3-6 og 9 og 10 kan anvendes for å føre fluidstrømmer internt mellom seksjonene av atskilte kanaler. Enda mer nyttig vil det være å anvende manifoldarrangementer for ekstern kommunisering mellom reaksjonskanaler som inneholdes i én enkelt reaksjons-beholder. Ekstern kommunisering vil lette reguleringen av gasstrømmer til de forskjellige reaksjonssoner og varmevekslingssoner. Ekstern regulering vil også gjøre det mulig å tilveiebringe et bredt utvalg av strømningsbaner mellom de forskjellige kanalarrangementer. For example, the upper and lower sections of channels 74, which are shown as theoretically separated by the catalyst filling line 96, can be easily physically separated into two separate reaction zones. Collection and distribution manifolds similar to those shown in figures 3-6 and 9 and 10 can be used to conduct fluid flows internally between the sections of separate channels. Even more useful would be to use manifold arrangements for external communication between reaction channels contained in a single reaction container. External communication will facilitate the regulation of gas flows to the various reaction zones and heat exchange zones. External regulation will also make it possible to provide a wide variety of flow paths between the different channel arrangements.

Som en ytterligere illustrasjon viser figurer 11 og 12 en koding for forskjellige arrangementer av kanalfunksjoner på tvers av et antall kanaler avgrenset av plateelementer. Kodene FP, SR og PR er forklart ovenfor. Andre koder som benyttes på figurer 11 og 12, innbefatter "EC", som står for avløpskjøling, og "HP" som refererer seg til en sone som inneholder den varme gasstrøm fra sekundærreaksjonskanalene som varmer opp primærreformingsreaksjonskanalene. Fig. 11 viser tre tilfeller av konfigurasjoner for å forbinde parallelle kanaler med hverandre i et repeterende mønster av funksjoner. Tilfelle 1 på fig. 11 representerer arrangementet av kanaler som er vist på figurer 8-9, hvor en sekundærreaksjonskanal skiller kanalene for forvarming av tilførselsmateriale fra primærreaksjonskanalene, slik at det fås én primærreaksjonskanal for hver gruppe av seks kanaler totalt. Tilfelle 2 representerer et arrangement hvor avløpet fra sekundærreaksjonskanalene kjøles mot det innstrømmende tilførselsmateriale, og hvor det er tilveiebrakt én primærreaksjonskanal for hver gruppe av tre kanaler totalt. Tilfelle 3 er ytterligere et kanalarrangement, hvor det er tilveiebrakt én primærreaksjonskanal og to sekundærreaksjonskanaler for hver gruppe av seks kanaler. Fig. 12 viser ytterligere arrangementer hvor flere reaksjonspakker danner doble kanalenheter som kan knyttes sammen eksternt eller internt på en slik måte at det fås et stort antall forskjellige kanalfunksjoner. Samtlige av konfigurasjonene på fig. 12 er forenklede representasjoner av øvre og nedre to-gjennomgangers varmevekslingsarrange-menter med forskjellige funksjoner beskrevet ved de ovenfor angitte koder og en ytterligere kode "HP" som angir en kanal benyttet for indirekte oppvarming av primærreaksjonssonen. As a further illustration, Figures 11 and 12 show an encoding for various arrangements of channel functions across a number of channels bounded by plate elements. The codes FP, SR and PR are explained above. Other codes used in Figures 11 and 12 include "EC" which stands for effluent cooling, and "HP" which refers to a zone containing the hot gas stream from the secondary reaction channels which heats the primary reforming reaction channels. Fig. 11 shows three cases of configurations for connecting parallel channels to each other in a repeating pattern of functions. Case 1 in fig. 11 represents the arrangement of channels shown in Figures 8-9, where a secondary reaction channel separates the channels for preheating feed material from the primary reaction channels, so that one primary reaction channel is obtained for each group of six channels in total. Case 2 represents an arrangement where the effluent from the secondary reaction channels is cooled against the inflowing feed material, and where one primary reaction channel is provided for each group of three channels in total. Case 3 is a further channel arrangement, where one primary reaction channel and two secondary reaction channels are provided for each group of six channels. Fig. 12 shows further arrangements where several reaction packages form double channel units which can be linked together externally or internally in such a way that a large number of different channel functions are obtained. All of the configurations in fig. 12 are simplified representations of upper and lower two-pass heat exchange arrangements with various functions described by the above codes and a further code "HP" indicating a channel used for indirect heating of the primary reaction zone.

Tilfelle 1 på fig. 12 viser en to-gjennomgangers varmevekslerseksjon. 1 det nedre kanalsett undergår primærreaksjonstilførselsmaterialet indirekte varmeveksling med platene som har sekundærreformingsreaksjonen på deres motstående sider. De øvre kanalensett omsetter det forvarmede tilførselsmateriale i kanaler som er motstående til primærreaksjonssonen, som inneholder det varme avløp fra sekundærreaksjonssonen, og som varmer opp primærreaksjonssonen. Via en eksternt tilkoblet manifold overføres avløpet fra primærreaksjonssonen til sekundærreformingsreaksjonssonen. Case 1 in fig. 12 shows a two-pass heat exchanger section. In the lower channel set, the primary reaction feed material undergoes indirect heat exchange with the plates having the secondary reforming reaction on their opposite sides. The upper channel sets convert the preheated feed material into channels opposite the primary reaction zone, which contain the hot effluent from the secondary reaction zone, and which heat the primary reaction zone. Via an externally connected manifold, the effluent is transferred from the primary reaction zone to the secondary reforming reaction zone.

Tilfelle 2 på fig. 12 illustrerer et annet to-pakkekanalarrangement. Den øvre kanalseksjon kjøler produktstrømmen fra sekundærreaksjonssonen ved indirekte varmeveksling på den motstående side av den innstrømmende tilførselsstrøm. Funksjonelt tjener den øvre seksjon hovedsakelig det samme formål som varmeveksleren 13 på fig. 3. Den nedre kanalseksjon gir indirekte oppvarming fra sekundærreaksjonssonen direkte over til primærreaksjonssonen. Case 2 in fig. 12 illustrates another two-packet channel arrangement. The upper channel section cools the product stream from the secondary reaction zone by indirect heat exchange on the opposite side of the inflowing feed stream. Functionally, the upper section serves essentially the same purpose as the heat exchanger 13 in fig. 3. The lower channel section provides indirect heating from the secondary reaction zone directly over to the primary reaction zone.

Tilfelle 3 på fig. 12 er en annen strømningsskjemavariant, hvor det benyttes manifolder mellom to sett av oppvarmingskanaler for å etablere et varmevekslings-arrangement tilsvarende det som er vist i tilfelle 1 på fig. 12. Tilfelle 3 avviker fra tilfelle 1 ved at strømmer føres i motstrøm, mens det er benyttet medstrøm i tilfelle 1. Case 3 in fig. 12 is another flow diagram variant, where manifolds are used between two sets of heating channels to establish a heat exchange arrangement corresponding to that shown in case 1 in fig. 12. Case 3 differs from case 1 in that currents are carried in countercurrent, while cocurrent is used in case 1.

Sluttelig viser tilfelle 4 et arrangement hvor to separate sett av oppvarmingskanaler benyttes i tilknytning til en sekundærreaksjonssone. Sekundærreaksjonssonen kan være integrert med kanalene eller kan være anordnet eksternt i forhold til kanalenhetene. Sekundærreaksjonssonen kan også tjene som en forbindende manifold for kommuniser-ende kanaler. 1 dette arrangement innføres tilførselsmaterialet i forvarmingssonen for dette under indirekte varmeveksling mot avløpet fra sekundærreaksjonssonen. Tilførselsmaterialet føres så fra forvarmingssonen til primærreaksjonssonen. Varme gasser fra sekundærreaksjonen varmer opp primærreaksjonssonen ved indirekte varmeveksling. Avløpet fra primærreaksjonssonen føres inn i sekundærreaksjonssonen, som kan være anordnet som kanaler eller som et stasjonært sjikt av sekundær-reaksjonskatalysator. Avløpet fra sekundærreaksjonssonen tilfører varme gasser som oppvarmer primærreaksjonssonen, hvilket avløp deretter undergår ytterligere indirekte kjøling med innstrømmende primærreaksjonstilførselsmateriale. Finally, case 4 shows an arrangement where two separate sets of heating channels are used in connection with a secondary reaction zone. The secondary reaction zone can be integrated with the channels or can be arranged externally in relation to the channel units. The secondary reaction zone can also serve as a connecting manifold for communicating channels. In this arrangement, the feed material is introduced into the preheating zone for this during indirect heat exchange against the effluent from the secondary reaction zone. The feed material is then fed from the preheating zone to the primary reaction zone. Hot gases from the secondary reaction heat up the primary reaction zone by indirect heat exchange. The effluent from the primary reaction zone is fed into the secondary reaction zone, which can be arranged as channels or as a stationary layer of secondary reaction catalyst. The effluent from the secondary reaction zone supplies hot gases which heat the primary reaction zone, which effluent then undergoes further indirect cooling with inflowing primary reaction feed material.

Ytterligere forbedring av temperaturreguleringen kan oppnås ved injeksjon, på mellomliggende steder, av oksidasjonsfluidet eller ytterligere mengder brensel. Drift med de primære reaktanter i motstrøm eller medstrøm gjør sidene av kanalene tilgjengelige for tverrstrømsinjeksjon av oksidasjonsfluid eller tilførselsmateriale på mellomliggende steder. Et tverrstrømsmønster gir ytterligere regulering av genereringen av varme på spesifikke steder, hvilket muliggjør tilpasning av temperaturprofilen i sekundærreaksjonssonen. Når sekundærreaksjonssonen utveksler varme direkte mot primærreaksjonssonen, kan injeksjon på mellomliggende steder også benyttes for å innvirke på temperaturprofilen i primærreaksjonssonen. Further improvement in temperature control can be achieved by injecting, at intermediate locations, the oxidation fluid or additional amounts of fuel. Operation with the primary reactants in countercurrent or cocurrent makes the sides of the channels available for cross-flow injection of oxidizing fluid or feed material at intermediate locations. A cross-flow pattern provides further regulation of the generation of heat at specific locations, enabling adaptation of the temperature profile in the secondary reaction zone. When the secondary reaction zone exchanges heat directly with the primary reaction zone, injection at intermediate locations can also be used to influence the temperature profile in the primary reaction zone.

Eksempel Example

Virkningen av å bruke fremgangsmåten og kanalarrangementene ifølge den foreliggende oppfinnelse for å opprettholde isoterme betingelser ble undersøkt i en hydrokarbonomdannelsesprosess for dehydrogenering av paraffiner. En simulering basert på den foreliggende oppfinnelses evne til å opprettholde isoterme betingelser ble utarbeidet på basis av en tilførselsstrøm av sammensetning som gitt i tabell 1. De isoterme betingelser som oppnås med oppfinnelsen, ble simulert i en dehydrogeneringsprosess hvor det ble benyttet en kanalkonifgurasjon som skjematisk vist på fig. 2, hvor metan ble forbrent separat for å tilveiebringe varmetilførselen til prosessen. The effect of using the process and channel arrangements of the present invention to maintain isothermal conditions was investigated in a hydrocarbon conversion process for the dehydrogenation of paraffins. A simulation based on the present invention's ability to maintain isothermal conditions was prepared on the basis of a feed stream of composition as given in table 1. The isothermal conditions achieved with the invention were simulated in a dehydrogenation process where a channel configuration was used as schematically shown on fig. 2, where methane was burned separately to provide the heat input to the process.

Ved denne simulerte prosess føres en tilførselsstrøm av sammensetningen som angitt i tabell 1 via rørledning 10 og inn i en varmeveksler 12 som øker tilførselsstrømmens temperatur fra ca. 370 °C til 390 °C. Samtidig blir avløpet fra dehydrogeneringssonen, som har den relative sammensetning som er gitt for strøm 14, tatt ut fra varmeveksleren 12 via rørledning 24. In this simulated process, a feed stream of the composition as indicated in table 1 is fed via pipeline 10 into a heat exchanger 12 which increases the temperature of the feed stream from approx. 370 °C to 390 °C. At the same time, the effluent from the dehydrogenation zone, which has the relative composition given for stream 14, is withdrawn from the heat exchanger 12 via pipeline 24.

Gjennom rørledning 18' føres den partielt oppvarmede tilførselsstrøm til forvarmingssone 40, som tilføres varme fra oppvarmingssone 28'. Ved indirekte varmeveksling over en rekke varmeoverføringsplater økes tilførselsmaterialets temperatur til ca. 480 °C, idet det strømmer ut av forvarmingssonen 40. Simuleringen av forvarmingspartiet og katalysatorsonenpartiet er basert på en platevarmevekslerpakke med 250 katalysatorlag, en lengde av forvarmingssonene på ca. 1,1 m og en lengde av katalysatorsonen på ca. 0,37 m. Platene avgrenser reaksjonskanalene, som alternerer mellom oppvarmingskanalene og har en tykkelse på ca. 1,2 mm, korrugeringer med en dybde på ca. 10 mm og en bredde på ca. 5 500 mm. Platene anbringes nær hverandre i et alternerende mønster av korrugeringer, slik at toppene av korrugeringene er i kontakt med hverandre. Reaksjonskanalene og varmevekslingskanalene drives ved et midlere trykk på ca. 138 kPa. Through pipeline 18', the partially heated feed stream is led to preheating zone 40, which is supplied with heat from heating zone 28'. In the case of indirect heat exchange over a number of heat transfer plates, the temperature of the feed material is increased to approx. 480 °C, as it flows out of the preheating zone 40. The simulation of the preheating section and the catalyst zone section is based on a plate heat exchanger package with 250 catalyst layers, a length of the preheating zones of approx. 1.1 m and a length of the catalyst zone of approx. 0.37 m. The plates delimit the reaction channels, which alternate between the heating channels and have a thickness of approx. 1.2 mm, corrugations with a depth of approx. 10 mm and a width of approx. 5,500 mm. The plates are placed close together in an alternating pattern of corrugations, so that the tops of the corrugations are in contact with each other. The reaction channels and heat exchange channels are operated at an average pressure of approx. 138 kPa.

Den oppvarmede tilførselsstrøm undergår dehydrogenering under dannelse av produktstrømmen med den sammensetning som ovenfor er angitt for rørledning 14. Fortsatt indirekte oppvarming ved hjelp av oppvarmingssonen 28' opprettholder temperaturen av produktstrømmen fra katalysatorsonen 42 på et nivå svarende til en utiøps-temperatur på 474 °C. Seksjonen for katalytisk reaksjon inneholder en typisk dehydrogeneringskatalysator omfattende platina på en aluminiumoksidbærer. The heated feed stream undergoes dehydrogenation to form the product stream with the composition indicated above for pipeline 14. Continued indirect heating by means of the heating zone 28' maintains the temperature of the product stream from the catalyst zone 42 at a level corresponding to an opening temperature of 474 °C. The catalytic reaction section contains a typical dehydrogenation catalyst comprising platinum on an alumina support.

Rørledning 30 avgir en blanding av metan, oksygen og karbonoksider til oppvarmingssonen 28' som tilførsel for å tilveiebringe den nødvendige varmemengde for oppvarming av forvarmingssonen og katalysatorsonen ved indirekte varmeveksling. Omtrent 74 000 kmol/h av den sirkulerende oppvarmingsblanding tas ut fra utløps-rørledning 32 via rørledning 38, mens den gjenværende del av oppvarmingsblandingen, sammen med 7 000 kmol/h metan og en luftstrøm, som tilfører 14 000 kmol/h oksygen, returneres til innløpsrørledning 30. Pipeline 30 emits a mixture of methane, oxygen and carbon oxides to the heating zone 28' as a supply to provide the necessary amount of heat for heating the preheating zone and the catalyst zone by indirect heat exchange. About 74,000 kmol/h of the circulating heating mixture is taken out from outlet pipe 32 via pipe 38, while the remaining part of the heating mixture, together with 7,000 kmol/h of methane and an air stream, which supplies 14,000 kmol/h of oxygen, is returned to inlet pipeline 30.

Claims (16)

1. Fremgangsmåte for å bringe reaktanter i kontakt med en katalysator i en reaksjonssone (40) og å varme opp reaktantene ved indirekte oppvarming ved kontakt med et varmemedium, karakterisert ved at: a) en reaktantstrøm føres gjennom flere trange reaksjonskanaler (29) definert ved rom mellom hovedplater (44), og reaktantstrømmen varmes opp i fravær av katalysator i et første parti (29") av de trange reaksjonskanaler, b) et varmemedium føres gjennom flere trange oppvarmingskanaler (49) avgrenset av hovedplatene (44), og reaktantstrømmen oppvarmes ved indirekte oppvarming, i det første parti av reaksjonskanalene, gjennom platene med varmemediet i et forvarmingsparti av oppvarmingskanalene, hvorved det fas en oppvarmet reaktantstrøm i reaksjonskanalene, c) den oppvarmede reaktantstrøm føres gjennom et andre parti (29') av reaksjonskanalene (29), og den oppvarmede reaktantstrøm bringes i kontakt med en katalysator i det andre parti av reaksjonskanalene, hvorved det fås en omsatt strøm, og d) det andre parti av reaksjonskanalene oppvarmes ved indirekte oppvarming med varmemedium, mens dette passerer gjennom et primæroppvarmingsparti av oppvarmingskanalene (49).1. Method for bringing reactants into contact with a catalyst in a reaction zone (40) and heating the reactants by indirect heating by contact with a heating medium, characterized in that: a) a reactant stream is passed through several narrow reaction channels (29) defined by spaces between main plates (44), and the reactant stream is heated in the absence of catalyst in a first part (29") of the narrow reaction channels, b) a heating medium is passed through several narrow heating channels (49) delimited by the main plates (44), and the reactant stream is heated by indirect heating, in the first part of the reaction channels, through the plates with the heating medium in a preheating part of the heating channels, whereby a heated reactant stream is phased in the reaction channels, c) the heated reactant stream is passed through a second part (29') of the reaction channels (29), and the heated reactant stream is brought into contact with a catalyst in the second part of the reaction channels, whereby a converted stream is obtained, and d) the second part of the reaction channels is heated by indirect heating with heating medium, while this passes through a primary heating part of the heating channels (49). 2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor oppvarmingskanalene inneholder en oksidasj onskataly sator.2. Method according to claim 1, where the heating channels contain an oxidation catalyst. 3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor hovedplatene avgrenser alternerende reaksjonskanaler og oppvarmingskanaler.3. Method according to claim 1, where the main plates define alternating reaction channels and heating channels. 4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, 2 eller 3, hvor varmemediet omfatter metan og oksygen, og at forbrenningen av metan tilveiebringer i det minste en del av varmemengden som tilføres reaksjonskanalene,4. Method according to claim 1, 2 or 3, where the heating medium comprises methane and oxygen, and that the combustion of methane provides at least part of the amount of heat that is supplied to the reaction channels, 5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, 2 eller 3, hvor de første og andre partier av reaksjonskanalene og forvarmingspartiet og oppvarmingspartiet av oppvarmingskanalene er sammenhengende.5. Method according to claim 1, 2 or 3, where the first and second parts of the reaction channels and the preheating part and the heating part of the heating channels are continuous. 6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, 2 eller 3, hvor platene har korrugeringer, og at korrugeringene opprettholder avstanden mellom platene.6. Method according to claim 1, 2 or 3, where the plates have corrugations, and that the corrugations maintain the distance between the plates. 7. Fremgangsmåte ifølge krav 1, 2 eller 3, hvor katalysatoren i reaksjonskanalene omfatter et partikkelformig materiale som inneholdes i kanalene.7. Method according to claim 1, 2 or 3, where the catalyst in the reaction channels comprises a particulate material which is contained in the channels. 8. Fremgangsmåte ifølge krav 1, 2 eller 3, hvor reaksjonskanalene har en midlere bredde som er mindre enn 25,4 mm.8. Method according to claim 1, 2 or 3, where the reaction channels have an average width that is less than 25.4 mm. 9. Fremgangsmåte ifølge krav 1, 2 eller 3, hvor oppvarmingen av reaktantene foretas ved kontakt med forbrenningsgasser dannet i en varmeproduserende sone.9. Method according to claim 1, 2 or 3, where the heating of the reactants is carried out by contact with combustion gases formed in a heat-producing zone. 10. Fremgangsmåte ifølge krav 9, hvor en forbrenningskatalysator omfattende et partikkelformig materiale inneholdes i oppvarmingskanalene.10. Method according to claim 9, where a combustion catalyst comprising a particulate material is contained in the heating channels. 11. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor de trange oppvarmingskanaler (49) inneholder et katalysatormateriale for å fremme en eksoterm reaksjon, og at katalysatoren i det andre parti (29') av reaksjonskanalene (29) har som funksjon å fremme en endoterm reaksjon.11. Method according to claim 1, where the narrow heating channels (49) contain a catalyst material to promote an exothermic reaction, and that the catalyst in the second part (29') of the reaction channels (29) has the function of promoting an endothermic reaction. 12. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor den ytterligere omfatter: oppsamling av den omsatte strøm i et manifoldrom (78) som kommuniserer direkte med utløp avgrenset av platene som avgrenser det andre parti (74) av reaksjonskanalene, og injisering av et intermediært fluid direkte inn i manifoldrommet (78) og blanding av dette med i det minste en del av den omsatte strøm for å danne en blandet strøm.12. Method according to claim 1, where it further comprises: collecting the converted stream in a manifold space (78) which communicates directly with the outlet delimited by the plates which delimit the second part (74) of the reaction channels, and injecting an intermediate fluid directly into in the manifold space (78) and mixing this with at least part of the converted stream to form a mixed stream. 13. Fremgangsmåte ifølge krav 12, hvor den blandede strøm fra manifoldrommet (78) føres direkte til innløp til de flere trange oppvarmingskanaler (72) som avgrenses av plater som kommuniserer direkte med manifoldrommet (78).13. Method according to claim 12, where the mixed flow from the manifold space (78) is led directly to the inlet of the several narrow heating channels (72) which are delimited by plates that communicate directly with the manifold space (78). 14. Apparatur for å bringe reaktanter i kontakt med en katalysator i en reaksjonssone, mens reaktantene oppvarmes ved indirekte oppvarming ved kontakt med forbrenningsgasser dannet i en varmeproduserende sone, karakterisert ved: flere alternerende reaksjonskanaler (29) og oppvarmingskanaler (49) som avgrenses av flere hovedplater (44), slik at de har et reaktantinnløp i den ene ende av reaksjonskanalene, et reaktantutløp i en motsatt ende av reaksjonskanalene, et innløp for varmefluid i den ene ende av oppvarmingskanalene og et utløp for varmefluidet i den motsatte ende av oppvarmingskanalene, innretninger for å utelukke en fast katalysator fra et forvarmingsparti av reaksjonskanalene, anordnet på nedstrømssiden av reaktantinnløpet og inneholdende en fast katalysator i et katalysatorparti av reaksjonskanalene anordnet på nedstrømssiden av forvarmingspartiet, innretninger for avlevering av en reaktantstrøm til reaktantinnløpet og for uttak av en omsatt strøm fra reaktantutløpet, og innretninger for avlevering av et varmefluid til innløpet for varmefluid og for uttak av varmefluidet fra uttaket for varmefluid.14. Apparatus for bringing reactants into contact with a catalyst in a reaction zone, while the reactants are heated by indirect heating by contact with combustion gases formed in a heat-producing zone, characterized by: several alternating reaction channels (29) and heating channels (49) which are delimited by several main plates (44), so that they have a reactant inlet at one end of the reaction channels, a reactant outlet at an opposite end of the reaction channels, an inlet for heating fluid in one end of the heating channels and an outlet for the heating fluid at the opposite end of the heating channels, devices for excluding a solid catalyst from a preheating part of the reaction channels, arranged on the downstream side of the reactant inlet and containing a solid catalyst in a catalyst part of the reaction channels arranged on the downstream side of the preheating part , devices for delivering a reactant flow to the reactant inlet and for withdrawing a converted current from the reactant outlet, and devices for delivering a heat fluid to the heat fluid inlet and for withdrawal of the heat fluid from the heat fluid outlet. 15. Apparatur ifølge krav 14, hvor oppvarmingskanalene avgrenser en forbrenningssone, og at oppvarmingskanalene inneholder en forbrenningsfremmende katalysator.15. Apparatus according to claim 14, where the heating channels define a combustion zone, and that the heating channels contain a combustion-promoting catalyst. 16. Apparatur ifølge krav 15, hvor den forbrenningsfremmende katalysator omfatter en oksidasjonskatalysator, og at en oksygenrørledning leverer oksygen til oppvarmingskanalene.16. Apparatus according to claim 15, where the combustion-promoting catalyst comprises an oxidation catalyst, and that an oxygen pipeline delivers oxygen to the heating channels.